Intern ati o n a l  Jo u r n a l  of  P o we r El ec tr on i c an d D r i v e   S y stem   (I JPE D S)   V o l.  11 , N o . 2, Jun e   20 20 , pp . 67 7 ~ 68 I SSN 208 8-8 6 9 4 , D O I:  10. 115 91 /i jp e d s.v 1 1 .i2 . p p67 7-6 84          6 77     Jo urn a l  h o me pa ge : h t t p :/ /ijpe d s. i a e s c o re. c o m   Life-cycle assessment of resi dential-scale g r id-conn e cted   photovoltaic system in M a lays ia  b a se d on  m o nocrystalli ne  silicon m o dules       At iq ah H a mi z a M o hd   N o r d i n 1 , Sha hril Irwa n S u la iman 2 ,  Su l a iman   S h aa r i 3 , R i ja lu l Fa hmi  Mu st a p a 4   1, 2, 4   F acul t y  of   E l ect r i ca Eng i n e er in g, U n i v er s iti  T e kno lo gi  M A R A ,  M a l a y s ia   F acu lt y  o f  Ap p l ied   S c ien ces ,  U n iv er si ti  T e k nol og MA R A Mal a ys ia       A r ticle In fo    A B S T RAC T   A r tic le  h i st o r y:  Rec e i v ed   O c t  1 7 ,  2 019  Rev i sed  D e c  12 , 20 19  A c ce p t ed  Jan  25 , 20 20      Ev en  th oug h   PV   s y s t ems h a v e   be en   p r o m oted  as   a  gr een  form   o f   ele c trif icatio n ,  s u ch  s y s t ems  are   still  con t rib u t i n g  to  environ m en tal  imp acts   a f t e r c o nsid eri ng l i fe-c y c le  im pac t  d u ri n g  ma t e ria l   e x tr ac ti on,   m a n u fa c t urin pro cess e s   o f   i t s  co mpon en ts, in s t allatio n ,  op er ati on, an d  maint e n a nce .   This   pap e r pr esen ts   a  life -cyc le  as ses s ment to  qu ant i f y  the  en viron m e n tal  imp act   of residen t ia l-scal grid- c o n n ect ed P V  sys t ems   in  Mala ys ia us ing   m o no c r yst a ll ine si lic on  PV m odu le . LCA h a b e e n   ca rrie d   out  by   u s i n g   Ope n LC A 1. 8   sof t wa re , Ec o i nv e n t 3. 5 d a ta base , a n d im p a ct a s se ssm e n t   meth od  of IM P A CT20 02 + and  CED .  The  inf l u e nc e o f  vary in g s y stem   capa c ity   from  to  12  k W p ,  s y s t e m  lif e time  of  2 1 ,   25  an 30  y ears ,  an so lar   irrad i atio o f   15 60. 8, 16 51 . 8 , &  193 5. k W h / m 2 /y r, w e re  in v e stig ated . Th re sul t s re ve al e d  th a t   th e g r ee n house  g a e m i s sion s r a te,   c u m u la tiv e   e n e r g y   d e m a nd, a nd e n e r g y  pa yb ac k   t i m e   o f  re si d e n t ia l - sc a l e gri d -c o n ne c t e d   P V   syste m s i n  Ma lay s i a  ra n g e d  from  37. 97   t o  6 7 . 26 g CO 2 -e q / k W h ,  43 87. 10 t o   46 99 .99  M J /m 2 , a n d 6.3 7   to 7. 90  ye a r s,  re spe c tiv e l y .  T h is stu dy a l so  evalu a ted   ind i c a t ors of  energy  return  on  inv e stmen t Th e   o v er all   find ing   imp l i e s th at  the  i n s t alla tion  o f  r e siden t i a l-sc ale  g r id-co n n ected   P V  s y s t ems  in   M a lay s ia off e rs  signific a n t  p o t e ntial for G H G  emis sions  redu ction  in   the   cou n try.  Ke yw ords:   Mo noc ryst al li n e  si li con  modul es    Gri d -c onne ct e d  ph o t o v o l t a i po we r gene rat i o n   Lif e  cycle   assessment   Th is  is a n  o p en   acces s a r ticle   un d e r the   C C  B Y -SA  licens e   Corres p o n din g  A u t h or:   At iqa h   Ha mi za h Mo h d  No r d in,    Fa cul t y   o f  Ele c t ri ca l En gine eri ng,   Uni v ersi t i   Te k nol ogi M A RA  Ca wan g a n   J o h o Ka mp us Pa si G u dan g Ja la n  Pu rn am a ,  Ban d a r   S e ri   Ala m ,  817 50 , Ma sai ,   Joho r, M a la y s ia Emai l:  at iqa h 2 6 @ u it m.e du.m y , at iqa h .ha m i zah@ g ma il .c om       1.   IN TR O DUCTION  Gri d -C on nect e d  P hot ov ol t a i c  (GC P V )  syst em i s  o n e  of t h e   p o pul ar   m ode s o f  re ne w a bl e- based   el ec tric i t y gen e rat i o n  w o rl d w i d due   t o  i n ex ha u s t i bl e sunl i ght,   e a se  o f   i n st al la t i o n a n has st ro ng   g o v e r n me n t  inc e n tiv e s  a nd po li cy . In  M a la y s ia , F eed - i n - Ta rif f   ( F iT) i s   imp l em e n t e d t o  e n co ur ag e the p u b lic  t o   i n sta l l re ne wabl e   e n erg y  (R E) te ch nol ogy i n  or de r t o   i m pro v e the   e l e c t r i c i t y   mi x.  T h e g e ne rat e d el ec tric i t y   from RE  res o urce  is  del i v e r e d   t o  t h e nat i o n al   g r id  wi t h in t h e c ont ra ct   te nu re k n o w n   as re ne wa bl e n erg y   po we pu rc ha se  ag reeme n t  ( R EP PA ). P hot ov ol t a i c  (P V )  t e chn o l o g y  i s   one   of  the  co m m o n   RE  t e c h n o lo gi es  im p l e m en te d un d e r su ch sch e me   w ith  t o t a l  i n sta l l e d  c a p a c i ty  a l r e a d y   r e ach ing   52 3.10 M W  in   20 17 , thro ugh   t h Fi T p r o g r a m  al o n e [ 1 ]. PV syst em   e n a b l e t h e c o nve rs i o n   o f  s o la e n erg y  from   s unl i ght   i n t o  el ec tric i t y   a l mo s t   w i t h o u env i ro nm en tal  po ll u tion  du r i n g  i t s op era t io n a l ph as e. Th e r ef or e, PV   sy st e m   h a s be en   id e n ti fi ed  as an  env i ro nme n t a lly   su sta i n a b l e  op t i on   of   elec tr ic ity  g e n e r a t i o n   wh e n  comp ar ed  to fo ssil  fu e l - Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   6 7 7  –  684   67 8 base d po w e r g e nera ti o n   s y st e m s [2-4]. Ho w e ve r,  w h e n   t a k i ng  i n t o  acc ou nt it cradl e -t o - g r ave   p h a s es , some   amo unt   of  p o ll ut ion  i s  e x pe ct ed  d u ri n g  t h e  ra ma t e ri al  e x t r a c t i on, ma n u f a c t u ri ng   proce sse s, t r ans p ort a t i on,  syste m  i n sta l l a t i on, o p e r at io n,  ma int e na n c e, a n d  e n d - of- l i f e   ma na ge m e nt   [5 6]. A s  a  res u lt Li fe -C ycl e   A sse ssm e n t   (LCA)   h a s b een in t r od u c ed  to as ses s  th e e n v i ro nm en ta l im p a c t  of  P V   sy st em  thr ough ou t it l i fet i me [7 -1 2].  LC A i s   a  me t h o d o l o gy   t o   qu ant i fy t h e  e nvi ro nme n ta l i m p act  of a  p r o d u c t , se rvi ce,  or s y st e m   from a c r adl e -to- g r ave   a p proac h , whi c h  enc o mpa s si n g  fro m  t h e raw ma te ri al   ext r ac t i o n  t o  wast mana ge me nt, e . g., la n d fi ll , in c i ne rat i o n o r  re cycl i ng  [13 ] LCA  ap proac h  al so has  bee n   impl eme n t e wi del y   to  a sse ss  t h e env i ro nme n ta i m p a ct   of   o t h e r elec tr ic ity  g e n e ra tio n  te c h no l o g i e s   t h r oug hout its li fe tim e [ 1 4 ] Se ve ra LCA s t udi es  based  on  mon o c r yst a ll i n e si l i c on P V   mo dul have  s h o w n a va ri at ion  i n  t e rms   o f  th e co mm on ly  repo r t ed  i n d i ca to r s :  g r eenh o u s g a se s (G HG) emi ssion s r a t e , cu mu la ti v e  en e r g y   de ma nd  ( C ED) ,   an d  the  en ergy   p a yback  t i me ( E P B T) Ea r l i e r  s t ud y   i n   1998  by  K a to  et  al. [ 1 5 ]  h a d  r e po r t ed  GHG  emi s si on s rat e , CED a nd  E B PT   of 8 3  g  CO 2 -e q/ k W h ,  155 24 MJ/ m 2  a nd 1 1 . 8   ye a r s base d on  roo f to p   i n st al l a t i on i n   Japa n u n d e r  s o la r i r ra di at i on,  per f o r ma nc ra ti o (PR ) syst em l i f et i m e ,   a nd  mo dul e  effic i e n cy   of 1 4 2 7  kWh/ m 2 / y r,   0 . 8 1 , 20   ye ars   an d 12 . 2 %, re s p ect i v e l y.  T h e   st u d y  was base d   o n  P V   mo dul e pr oduc t i o n   scena r i o   i n  Ja pan .   In t h e   sa me   yea r ,   Al se ma et   a l . [1 6] fo und t h at  gro u n d - m o u n t e d  P V  syst em  ins t al l e i n   It al wit h   sol a i r ra di at ion of 1 700 kWh/ m 2 / y r,  0.8 2  P R , 1 2 .7% mo dul e e f fi ci enc y , 25  yea r s o f  syst e m   l i fet i me,  ha d t h G H G   emi s si ons  rat e , C E and  EP B T   of  2 0 0  g   CO 2 - e q / kW h,  60 00   t o  13 9 0 0  M J / m 2 , a n t o   ye ars ,  re spe c t i v el y.  T h is  ran g e   wa ca use d  b y   dif f e r e n t  si li co p u ri fi cat i o n a n d cr yst a ll i zat i o n  st ep   c o nsid e r e d   in  th e  c a s e  s t udy.   Sil i c o n  fe ed sto c k  p r ep ar ati o fr om  s e m i co ndu ct or  s c r a p  w a s h i gh l i gh te d   a s     th e  ma in  u n certai n ty  at   th a t  ti m e I n   20 05 ,   Al sema e t  a l .  co ll ec te d  a l i f e  c y cle i n v e n t ory   ( L C I )   d a ta   o n   t h e c r y s ta lli n e silic o n  mo du l e wi th a   c o ll abo r at ion  o f  el e v e n   PV co mpa n i e s fro m  E u ro p e  an d t h Uni t e d  St at es, t o  represe n t  t h e   c u rre n t   st atu s  of c r ysta ll in silic o n  mo du le  te c h no l ogy  at  th a t  ti me.  The  re se ar ch   was  con d u c te d w ith in    th e  f r a m e wo rk  o f   th C r y s tal C le ar   p r o j e c t   [1 7] . La te r in 20 06 b a se d   on  th c o l l e c te d a ta ,  A l sema  e t  al.  [18 ]   f oun d th G H G  e m ission s ra te , CED  a n d   EP BT  o f   45   g CO 2 -e q/ kWh,  5 2 0 0   MJ/ m 2  and  2. 7 yea r s,   w h e n   c o nsid e r i n g Europ e  so lar i r r a d i at io n ,   modu l e  eff i c i e n c y PR an syst em   li fe ti me   of   170 k W h / m 2 /y r, 14 %,  0.75 a n d 3 0  ye ars, re s p ect i v el y. In  20 0 8 u s i n t h e u p d a t e d   Ec oi n v e n t  dat a base  b a sed   o n   da ta  from    th e   C r ys ta lC lea r   proj e c t ,  J u ng blut h et  al . [1 9] co n d u c t e d a n  LC A for a  3k Wp  ro of-t o p  P V  s y s t em  i n   Sw it ze rl an d wi t h   sol a i rra di a t i on of 11 1 7  k W h/ m 2 / y r, usi n g   mo noc ry sta l l i ne  si l i c on mod u l e  wi t h   e f fi c i ency   of  14 % .  Wi th   PR  of  0.75  a n d  syst em  li fe ti me o f   3 0   years ,   GH G   e m issi o n s ra te   fo un d  to   be  73  g   C O 2 -eq/kW h ,   and  EPB T   ra n g ed   f r o m  3.2 t o  3.5  years .   A p art   f r o m  t h a t , i n  201 0, L. Lu   et al [2 0 ]   in  t h ei st u dy  repo r t ed   r e su lts o f  671  g CO 2 - e q / k W h ,  2 397  MJ/m 2  and   7 . 3 y ear fo r PV sy s t em  i n st al led  in   Ho ng Ko ng  wi th 160 0 k W h / m 2 / y of sol a r i rradi at io n, 1 3 . 3%   modul e e ffi ci e n c y   a n d syst e m  li fe ti me fro m 2 0  t o   3 0   yea r s.  mo re   rec e nt   st u d y  in  C h i n usi n g   a v e r a g e  dat a   of C h i n ese   P V   t e chn o lo gy  was con d u ct e d  b y  Ho e t  al [2 1]. Wi t h   m o no cryst a l l i n e si l i con mo d u l e  effi c i ency   of 1 7 %,  i n st a l l e d i n  C h i n a   wi th i r r a di at i o n   of  16 0 0   kWh/ m 2 / y r, P R  of 0.7 5   a n d   s y st em  l i f et ime of 25   y e a r s,  t h e GH G  emi ssi ons C E D   a n d   EPB T  we re fo u nd to  be  65 .2  g CO 2 - e q / kW h, 11 86 .47  M J / m 2 , an d 1.7   y e a r s,  re spe c t i v el y. T h e   res u l t   vari a t i o n  i n dic a t e s t h at  LC A  de pe nds   o n  se ve ral  fa ct ors ,   i n c l u d i ng  t h e   ge ogra phi cal   lo c a tio n of  th e PV  sy ste m  in sta l l a t i o n   an d LC I .  A  s t u dy to  e s ti mate   th e  e n v i ro n m en t a l   imp a c t  of  a   monoc rysta l li ne sil i c on -ba s e d   P V   syste m  i n   Mal a ysi a   wa s   co n d u c t e d b y  Se n g   et  al [ 2 2], w h ic h  re su l t ed i n   EPB T  ra n g i n g from  3.2 t o  4. 3 yea r s.  H o we v e r,  i t  wa s base d on  ol de da t a   from   t h e l i t e ra t u re  [1 6 ] , w h ic ma y   not  be  rep r e s e n ta t i ve  of  c u rre nt te ch n o l o gy T h ere f ore, in  thi s   st u d y ,   t h e  en vi ro nme n ta l   i m pa ct s   a n d   e n erg y   c o nsump t ion  i n d i ca tor s  sp e c i f i c a l l y  fo r mono c r y s t a l l in e  silic o n -b a s ed r e sid e n t ial - s c a l e   GCP V  sy ste m u n d e r   t h e Mal a ysi a n  cl ima t e  were   inve st i g at e d  u s ing t h e LC A a p p r oa ch , ba se d   on  p r e s e n t l ava i la ble  LCI  da ta   The  res u l t i ng  LCA i n d i c a t o rs  a r e e x pec t e d  t o   p r ovi de  base l i ne val u es  f o r t h e P V  i n dust r y in   Mal a ysi a     2.   R E S E ARC H M ETH OD  The GHG e m i ssions   r a te and CED  of t h P V   sy st e m w e re ev a l u a ted b a s e d on  th e LC A   f r a m e w o r k   e s ta b lis h e d i n   ISO 140 40  and IS 1 404 4 st a n d a rd s. Th e fra me w o rk c o mp ris e fou r  m a in   ph as es;  i )   g o a l  a n d   sc op e   d e f i n iti on , ii)   l i f e  cyc l e   i n v e n t or y   ( L CI) ,  iii)  lif e c y cle imp a ct   a sse ssme n t  (LCI A),   a n d   iv ) i n t e r p ret a ti o n   [2 3, 2 4 ].  T h e  LC A s o ft ware   O p e n LC A  1. 8   wa ut i l i z e d   fo r syst em  mode li n g , w h i l e  the   Ec oin v e n t  3.5   dat a ba se   wa s   u s ed  fo r t h e  bac k g r ou n d  dat a   2.1.  Goal  an d  scop e  of  th e   s t ud y   Th go al   o f  th i s  st u d y   w a s to  e s timate th GHG emiss i o n s  an p r imar y  en ergy  co n s ump t ion   of  re si de nt i a l - sca l e GCP V  s y st e m s i n  Mal a ysi a  wi t h  mo n o cr yst a l l i n e sil i co n PV  mo d u le s. EPB T  an d E n erg y   Re t u rn   of  In ve st ment   (ER O I) we re  i n vest i g at ed  base d  o n  t h e  e xpect e d   syst em  li fe ti m e  o f  2 1 ,   2 5 , a n d   30  yea r s .  Be si de s,  the   i m pact   of di ffe r e n t i n sta l l e d l o ca ti on  on  t h ese  i n d i c a t o rs wa s   a l so  asse ssed.   T h e   f unc t i ona l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       L i f e -cy c l e  asse ssme nt of  resi d e nt i a l - sc ale  gri d -c o nne ct e d  ph ot ov ol t a ic  … ( A ti qa h H a m i za h M o hd N o r d i n 6 79  uni t u s e d  i n   thi s  st u d was  1 k W h   of e l e c t r i c i t gene r a t e d fro P V  syst em.  D i f f e r e n t  s y st em c a p ac it i e r a n g i ng   f r o m   3 to   12   k W p w e re  ad op te d to  m i mic  th e typ i ca l r a ng e  of  sys t em  ca p aci tie s u s ed in   r e sid e n tia l- scal e  GC PV  s y st ems i n   M a l a ysia T h s y ste m  b o u n d arie c ove re P V  m o d u l e a nd  bal a nce  o f  s y st em  (BOS com p o n e n t s ’  pro duct i o n ,  s y st e m  i n sta l la ti on at  si te , and  mai n t e na nc e d u ri n g  the  o p era t i ona l  st ag e   enc o mpa ssi n g   the  cra d le -t o - g a t e  st age. T h end - of-l ife st a g of t h e P V  s y st em,   h o we ve r,  was  n o t   c o ns ide r e d   as pa rt   o f   t h e L C A in  t h is st ud y due   t o  p o o r   d a t a  avai l a bi l i t y   2.2.  In ven t or y  data   LC d a ta   w e r e  ob ta in ed   from  secon d a r y  so ur ce s th a t  ar e  a v a ila b l e in th e  lit e r a tur e  an d a ta b a s e   The  p r o d u ct i on  of  mo n o c r ysta ll i n e sil i c on  mo dul e  i nvol ves  seve ral   mai n  pr oces ses;   p u r ific at i on  of  met a l l urgic a l  s i li con  an d s o l a r- gra d e  sil i co n,  Cz och r a l ski  c r ysta ll i z a t i on,  wafe r sa win g ce l l  pro d u ct io n ,  an d   modul e  asse m b l y .  Al tho u g h  LC I fo P V  m o d u le  was  per f ormed  usi n E c oi nve nt  3. 5 d a t a ba se i n   t h is   st u d y t h e d a t a  on t h e  ener g y   c ons u m pti o n,  mat e ria l  re q u ireme n t s , an di re ct   e m issi on s for  e a c h ma i n  proc es i n  PV   module production ha d bee n  m o dified  with the lates t   infor m ation fr om  I E A PVPS  technical report  [ 25].  Met a l l u rgic al  si li c on p u ri fi cat i on t o   fo rm  sol a r- g r ade  s i l i c on i s  dee m e d  t o   be  ba se d o n  t h m o d i f i e d   S i e m en s’  me tho d .  In  add i tio n,   t h e   th ic kn ess o f   th e w a f e is s e to b e  18 µm w h e r ea th e m o d u l co nv ersi on   effi ci enc y  is 1 4 % .   As  the   P V  mo dul e  is  a ssu me d t o   be made   i n  Ger m a n y ,   t h prod u c t i on s uppl c h ai a n d   el ec tric i t y mi had   be e n  mo de l e d ac co rdi n gly.   In verte r   dat a   was  o b t a i n ed   fr o m  a n   up da t e d LC of l o w  p o w er  sol a r i nve rt er i n  [26 ]  w h ic h  wa i n te nde d t o   re pla ce  the  c u rrent  Ec oi n v ent   da ta set  for  sol a r i n vert e r s.  Mo re ove r, t h e  mass  of  in ve rt er  p e p o w e o u t pu w a s a s s u me to   d e c r ea se  with  th e in cr ease  of i n v e r t e r 's no min a po we r in a  no n-l i n e ar   re la ti ons hip .  A s  t h is st ud y  foc u se on   resi de nt ia l-scal e GC PV  syste m s,  t h re e di ffe r e n t av a i l a ble   da ta se t s  we re  gene rat e d  fo r i nve rt ers wi t h   a   rat e d   pow e r   of 2 . 5  k W kW , a n d   10   k W ,   respec ti ve ly . At  thi s  st a g e, mat e ri al f o r  casing ,  c a b l e,   p l u g ,  in duct o rs , in teg r a t ed  cir c u i t ,  a s  we ll a s  co mp o n en t s   on  t h e i n t e g r a t ed  c i r c u i t  w e r e   a c c o un te d in the   in v e n t ory .   The c o mm on  t y p e   of ar ray  m o u n t i n g  st ruct u r e   use d  i n  resi dent i a l - sca l e   G C P V  s y ste m s i n   Mal a y s i a   is  a  re tr o f itte d   st ru c t ur e  fo r a   sl o p e d   roo f .  Th is  moun ti n g  str u c t ur e i s  ma in l y  mad e   of  al u m in i u m  an d  ste e l  a s   t h e ma i n  mat e ri al s. The i n v e nt ory al so i n cl ude d t h e pac k agi n g,  whi c h c o m p ri ses  of c o rru g a t e d  b o a r d an d   pol yst y re ne  ma t e ri al s. Apa r t   from tha t , t h bal a nc of s y st e m  c o mp one nt s othe r t h a n  in ve rt ers a nd m o unt in struct u r es a r e mo de le a s   a n  e l e c t r i c  i n sta l l a ti on u n it  proce s s, w h ic c o mprise s t h e ca bli ng  from P V  mod u l e s   t o   t h e  in ve rt e r c a b l i ng  from  the   i n v e rt er   t o  t h e  gri d , fu se b o x es, an d  li ght nin g   prot ect i on de v i c e s .  T h mount i n g  str u ct ures  a n d el e c t r ic  inst al l a t i on  we re  m o d e l e base d   on  ext r a p ol at i o n  fro m  t h e  Ec oin v e n t   dat a ba se The  P V  a r ra was i ndi vi d u al l y  mo de le d  ba sed  o n   rat e p o we r c a p aci t i e s ra n g i n from  3  to   12   kW p   to  r e p r ese n t t h e t y p i ca r e side n tia l- sc al e c a p a c i ti es i n   M a la y s ia O v er th e  l i f e t i me , i t  w a s   e x p e ct ed  th at so me  p a rt of   th e syst em  w ill  r e q u ir mai n ten a n c e  a n d  a l so  r e pl ac em en t .   Thus,  th e r e p l ac eme n o f   d a m a g e d PV   modul es  d u r in g s y st em  l i fet i me , a s   wel l  as  ha n d l i ng  l o ss e s  d u r in g t r a n s porta t i o n  a n d in st al l a t i on, a c c o unt e d   fo 3%   o f  t h e  i n v e nt ory.  As  for i n verte r one -t i m e   repl a c e ment  t h rou g h o u syst em  l i fet i m e  wa s e xpe ct e d   con s i d eri n g   i t s  t ypi cal  li fe s p a n  of ap pr oxi ma t e l y   1 5   yea r s .   Du ri n g   t h e s y st em o p e r a t i onal ,  i t  was  ass u me t h at   th e  PV mod u l es su rf ac e is  c l e a n e w i t h  w a t e r  on ce  a  y e ar  t o   r e d u ce d i r t  an d u s t a c c u m u l a t ed  on t h e   su rfa c e An   e s ti mat i on  of 2 0  l i t e rs of  wat e r per   m 2   P V  mo dul e a r e a   was  a ssum e d  in t h e   i n vent ory  [25 ] .     2.3.  C a se stu d y   Th is  stu dy  assesse th e   LC A of  re si d e n t ial - s c a l e  G C PV  sy ste m  w ith  r a ted  po w e c a p a c ity   r a ng i n g   from  3 t o  12   k W p.  Mon o - S i   P V  mo d u l e s wi t h   t h roo f t o p - ba se d   i n sta l la ti on  were   c onsi d e r ed Th re e   c a ses   w e re mod e l e d t o  e v alu a te  th e ef fe c t   o f  va r y i n p a r a m e te r s  a cco rd ing t o  i) sys t em   c a p a ci ty , ii)   sy s t e m   l i fet i me, an ii i )  sol a irra di at i on. T h e s e  c a s e s  are   mo de l e d base o n  the  s y st e m   de sc ri pt io n t a b u l a t e i n     Ta b l e   1 .   I n  a ll  c a se s, P R   of  0.7 5   h a b e e n  a s su med  fo r roofto p in st al la tio as  r eco mm ende d b y  th e IEA  P V P S   gui de l i ne  [2 7]. C a se 1 wa s i n t e nde d t o  a n a l yz e t h e e f fec t   of i n creasi ng s y st em ca paci t y  to t h e e n viro n m ent a l   i m pa ct  a n d   pri m a r y  e n ergy   con s u m pt i o n.  The  i n sta l la ti on si t e   w a s  i n   Kua l a  Lu m p u r Mal a ysi a wi th  a n   e s tim at ed  an nua l so lar irr a d i a t io n   of   15 60 .8  k W h / m 2 /y r   [28 ] .   In a d dit i o n ,  a   s y ste m  li fe ti me of  21  yea r s   wa s   c o nsid e r e d   t o  ref l e c t  on   th e a c tu a l  F i c o n t rac t u a l p e r i od   imp l em en t e d   i n  M a lay s ia.  Neve rt hel e ss , PV   s y ste m s ca us ual l l a st  mo re tha n   t h Fi T peri od de p e ndi ng o n  the i r   c o mpo n e n t s ’  l i fet i me ex pe ct anc y . F o r i n st anc e ,   t h e t y pi c a l   P V   m o d u l e   out put   p o w e r   warrant i s  2 5  yea r s. O n   t h e  ot h e han d , t h e li fe   e xpe ct a n c y  o f  t h e   m o unti n st ruc t ure  a n c a b l i ng  is ap p r o x i ma t e l y   3 0  ye a r s. As  fo r t h e   i nve rt er,   i t  w a s ex pe ct e d  t h at  a n  i nve r t e r  c oul d  l a st  u p  t o  1 5   year s [27 ] H o we ve r,  si nce  t h e  i n vert er LCI  ha d a l r eady   in c l u d e d  a  one - tim e r e p l ac eme n t thro ugh ou t th e  sy ste m   li fe ti me , th e   pro s p e c t iv e  t o tal li fe  exp e c t a n cy   o f     t h e i n v e rt er  i s   ext e n d e d   t o  3 0  years. He nc e, i n  C a se 2,  t h PV s y st e m   wa s mo del e d t o  inve sti g at e t h i m pact   of s y st em li fe t i me of  21 , 2 5 , and  30   yea r s on t h e en vi ron m e n ta l   i m pact  and prima r e n erg y  co ns u m pt i o n.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   6 7 7  –  684   68 0 In ca se   3 ,  the   e ffe ct  of va ryi n s o l a i rradi at ion  o n  the   e n viro n m e n t a l an ene r g y  in di ca tors  wa s i n vest iga t e d .   Thre e  di ffe r en t  ci ti e s , i.e.,  Kua l a  L u mp ur, K o t a  Bha r u, a n J o h o r B h aru  ha vi ng  d i ffe re nt  a n n u al  sola i rra dia t i o n p r ofi l e s, we re   se le ct ed fo e v al ua t i on.  Kot a  B h a r u i s  a ci t y   l o c a t ed o n  the  eas t  coast  of  peni nsul a r   wi th l a t i t ude  a n d  l ongi t u de  o f  5 . 28 °N a n d 10 0. E,  ha vi n g  a n n u al  s o la r i rra dia t i on  o f  1 9 3 5 .5  k W h/ m 2 /yr.  An ot he r ci ty  se le ct ed in t h i s  ca se  st u d y   w a s  Jo h o Ba hru,  whic h re p r ese n t s   t h e  so ut her n  re gi on T h e c i ty is  lo c a t e d  a t   1.46 °N   a n d   1 0 3 . 8 ° E,  w i t h  annu a l  s o la ir radi ati o n  of   165 1.8   k W h / m 2 /yr. All  s o lar irr a diation  val u es a r e   set   for t o  S o ut h-fac i ng P V  a r ra y w i t h   a   t i lt  angl of 1 0 °  [2 8 ] T h e effec t   of va ry i ng  s o l a i rra di a t i on  al on g wi t h  di ffe r e n t s y st em  li fe ti me was   st u d i e i n  thi s   c a s e     Ta ble   1.  P V  sy ste m  desc ri pti o n i n  t h e  ca se st ud y   D e sc ri ption  Ca se 1  Cas e  2  Case  3  PV  m odule  tec hnolo gy  M ono-S i   M ono- Si  M ono- Si  PV  m odule   ef fic i enc y  14%   14%   14%   M ounting str u c t ure   Re trof itt ed- r oof top  R e tr ofi tte d - r ooftop  R e tr ofi tted- r ooftop  Pe r f orm a nc e r a t i o   0. 75   0. 75   0. 75   S y s t em c a p a ci t y   3 to 12 kWp   3 to 12 kWp   3 to 12 kWp   Syste m  lifeti m e   21  y r   21,  25 & 30 yr   21,  25 & 30 yr   I n stal lati on l o ca tion  Kua l a  L u mpu r   K u al a L u m pur   K u a l a L u m pur,  Johor Ba hru,  & K o ta Bhar Sola r irr a dia tion  (P V   m odule f a c i ng  south  wi th 10° tilt a n g le )   1560. 8 kWh/m 2 /yr     1560. 8 k W h/ m 2 /yr    1 560. 8,  16 51. 8,  & 1935. 5 k W h/m 2 /yr       2 . 4 .   L i f e   cy cle  im pa ct   a s s e ssme n The  e n vir onm ent a l i m pact we re  c a l c ul at e d   usi n g   IM P A CT2 0 02+   L C IA  me t h o d  t h at   pro v i d es   fi ft ee n mi d-p o int  impac t  ca t e go ri es inc l udi n g   a q uat i c   a c i d i f ic at i on, a q uat i c ecot o xi ci ty, c a rc i noge ns, gl obal   war m i n g, i o ni zi ng radi at i o n, l a nd  occ u pat i on , mi ne ral  ex t r a c t i on,  n o n - c a r ci n oge ns,  n o n -rene wa ble  ene r g y ozo n e   l a yer   de ple t i on,  re spi r a t ory i n o r ga ni c s , res p i r at ory  o r gani cs , t e r r est r i a l  a c i d i f i cat i on  nut ri fic a t i on   a n d   t e rrest r i a l  ec ot oxi ci ty.  H o we ve r, t h i s   st u d y   o n l y   foc u se d o n  t h e  gl obal   w a rmi n g im pac t ,  w h i c h i s  c o n t ri but ed   by  t h e emissi o n   o f  gree n h o u s e  gases (G H G ).  The   am ou nt  of G HG  e m i s s i ons w a s pre s e n t e i n   g   C O 2 -eq .   There f ore ,  ot h e r G H G  co mp osit i ons  suc h  a s  C H 4 , N 2 O ,  a nd C F C s  w e re  con v e r t e d i n t o  t h ei r e qui val e n t  C O 2   i m pa ct   base on  t h e  c h arac t e ri zat i o n  fac t o r   from  Int e rg o v er nme n ta l P a ne on  C l i m at e C h a n ge  (IP C C ) for  10 0 - yea r  ti me  horiz on   [2 9] . O n   t h othe ha n d , t h e   C E D me th od  w a u s e d  t o   q u a n t i f y  pri m a r y  e n erg y   con s u m pti o n.  B o th  IMP A CT2 0 0 2 +  a n CED m e t h ods   c o vere t h e  c l a s si fic a t i on  a nd c h ara c t e ri za t i o n   el ement s , w h i c h a r e   ma de  man d at o r y   by   t h e  IS O   st an da rds.  Ho we v e r, t h e  nor ma li z a t i on a n d   w e i ght in g   el ement s  w e re  not   t a ken  i n t o   acc ou nt i n  t h is  st ud y.       3.   R E S U LTS  AND D I SCU S S I O N   Th e  en v i ron m en t a l  i m p a c t s   a n en er gy   i n dic a t o rs  for   all  t h thr e c a se s d e scr i b e ar e  p r e s en te d in  th i s  s e c tio n.    3.1.  Case 1 :   e f fec t  of differ e n P V   sy s t em  cap a ci ti es    Whe n   a n al yz i n g t h emi s si on  base d o n  t h fu nct i o n a l   u n it  of  kWh ,  t h e a m o unt   of  GH G e m i ssi ons   sl ig h tly   d ecr ease d   w i th  th i n c r e a s e o f  PV  sy st em  cap a c it y. In  th is c a s e ,  i n st al lat i o n  in   K u al a  Lum pur w i th a   sy st em li fe ti me  of 21  y e a r was  c o n s i d e r ed I t  wa s est i ma te d  th at  t h e  G H G   e m issi on s r a te s w e re  70 .04 ,  67 .06,  and 6 4 .69 g  C O 2 -e q/ k W for PV s y ste m   c a p ac it y ra n g e   o f   3 t o   k W p ,   5 t o  10  k W p ,   a nd 1 0  t o  12  kWp   re spe c t i v el y.  G H G  emissi on ra te  brea k d o w n i n  F i g u re   1 s h o w s   t h at  t h e  P V  mod u l e   ha d c o nt ri b u te d   t h mo st  wi th m o re  tha n  hal f   of t o t a l  GH G e m i ssi on w h il e P V  s y ste m  i n st al la t i on , as we ll  as  mai n t e na nc e,  h a d a   re la ti vel y  smal l e r c o ntrib u t i o n c o m p are d  to   PV  mo d u le  a nd  ot her B O S   com p o n e n t s . T h e  la rger  sha r e  of t h e   P V  modu l e  i n  c o n t r i bu ti ng  t o   th e em issi on is  pri m a r i l y du e  to  th e   h i g h   ele c t r i c ity  c o n s ump t io du ri n g  its  ene r g y -i nte n si ve  ma n u fac t ur ing   p r oce sses suc h  as   si li co n pu rific a t i o n and   C z oc h r al sk i   c r yst a l l i z a t i o n   t h a t   re qui re  hi g h  w o r k in g te mpe r a t ure  [3 0 ] The  GH G emi s si ons rat e  b r e a kdo w n   a l s o  i ndi ca te t h at  the   c o ntri but i o o f  al l   u n i t   p r oces ses was   simi l a r f o r  al l   syst em  ca paci t y  e x ce pt f o r i n vert er  in  whi c h i t   dec r ea se d   wi th  hi g h er s y st em ca pa ci t y Thi s  is   due  to  t h e  no n- li nea r   rel a t i ons hip  o f  t h e   i nve rte r  ma ss  t o  i t s ra te d po we r,  whi c h ca uses   d i ffere n t   i nve rte r  LC Is   bei n use d  t o   mo del   diffe r e n t   c a pa ci ty  o f   P V  syst ems. T hus , a  lo we GH G  e m i ssio n s  ra te  was   fo u n d  fo   t h e PV syst e m  wi th l a r g er  sy ste m  capa c i t y .   The s h are  o f  GHG e m i ssi ons  ra t e  for t h e  i n v e rte r  was,  ho wever ,   l a rge r   w h en c o mpa r ed t o   ma n y  previ o u s  st u d i e s. A  mo re  u p da t e d ve rsi o n  of i n vert e r  LC I a d opte d  fro m  [2 6]  had  be e n  u s e d  i n  t h is  st u dy t o  re pre s e n t  t h e  c u rre n in ve rt er  te ch nol og y. Eve n  t h oug the  rece nt  in ve rt er  i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       L i f e -cy c l e  asse ssme nt of  resi d e nt i a l - sc ale  gri d -c o nne ct e d  ph ot ov ol t a ic  … ( A ti qa h H a m i za h M o hd N o r d i n 6 81  l i ght er i n   we i ght   com p a r e d  t o  t h olde r i n v e rte r   fro m  Ec o i nve nt , t h e n v i ro nme n t a l  i m pact  i n   most  i m pact   ca te go ri es, i n cl udi ng c l imat c h an ge  (G H G   emi s si on s), w a s some ho w  hi g h er  due  t o  t h e   i m pact  fro pri n t e d   b o a rd  a ssemb ly N e w e inv e rt er   ca rr ied  59%  of   t h e  to ta l imp a c t , wh i l t h e o l i n v e r t er c a r r i e d  on ly  16 % of  th e  to ta l imp a ct  d u e  to   th p r i n te d   bo ard  assem b ly [26 ]         F i gu re   1.  B r ea kd o w n  o f   GH emissi on ra te  of  P V   m o d u l e  i n sta l l e i n  K u al a  L u m p u r   w i t h  l i fet i m e o f   21   yea r s       C E D i s  an  i n d i ca to r  to  asse ss th e  emb o d i e d   en e r gy  of t h e sy s t em . To ta l C E D co mp r i s e r e n e w a b l and   no n-re ne w a bl pri m a r y  e n er g y  har v est e d from  nat u re Tabl 2 p r esen t s   t h e CE D   o n   the  ba si s of  pe m of  th e   mo du le  area .  Wh e n   co nsid e r i n g  th e pe m 2  mo d u l e   area,  t h e re sul t i n di cat ed t h at   C E ma rgina l ly   re duc e d  w i t h  a   la rge r  s y ste m   capa c i t y ra n g e .  The  C E Ds  fo un d t o   be  46 6 9 . 9 9 ,  4 5 1 2 . 46,  and  438 7. 10  MJ/m 2   fo r syst em  c a p ac it ra n g o f   t o   5 k W p ,  5 to 10 k W p, a n 10 to  1 2 k W p res p e c t i ve ly.  T h e cau se  of  t h re duc t i o n  i s  du e  to  t h e  usa g e   of di ffe r ent  L C f o di ff ere n t  inve rt er rat e d  p o w er.  Hi g h er i n verte r  ra te d po w e con s u m es a  l o wer  am ou nt   of  pri m a r y  e n e r gy   Apa r from C E D, EP B T   i s  al s o  a n  i m po rt a n t  i n di cat or  of  h o w   fa st t h e e n erg y  co ns ume d  t h ro u g h out   t h e p r oj ect  l i fe t i me c a be re c ove re d usi n the   sol a e l e c t r i c i t y g e ne ra t i o n . Wit h  a n  est i ma te d a n n u al  spe c i f i c   yi el of  1 1 7 0 .6  k W h/ kWp  pe yea r  f o r i n st al la t i on  in   K u al Lump ur, t h e  e s t i ma te d EP BT  ran g e d  fr om  7.66  t o   8.15  yea r s.   Th e r ef ore ,   t h fea s ibi l it y of  t h e s y st e m   fo r el ec t r ific at ion i s   ac cept a bl e si nc the   F i du rat i o i s  21   yea r s ,  i . e ., hi g h er t h a n  the  es t i mat e d EP BT.  In  ad di t i on , E n erg y  R e t u rn  o n  In vest me nt  (ERO I) i s  the  a m o unt   of e n e r gy   t h at  ha s t o  be   e x p e nde d  i n   orde r t o  p r od uc e  a   ce rt ai a m o u n t  o f  ene r gy . E R OI  val u e  has  to  b e   hi ghe r tha n  1  f o e n e r g y  t o   be  ret u rne d  t o   s o ci et y. In t h i s   st ud y, ERO I  wa s fou n d   t o   be   fr om  2.5 8  to  2 . 7 4   3.2.  Case 2:  eff e c t  of PV system lif e t i me    Th is   se cti o p r es en t s  t h e r e sults  for e x ten d i ng   t h e sy stem  li f e t i me   f r o m  21 y ear s to  2 5  a n d   30   y e a r s.  G H G  emiss i ons  ra te   r e du ced   c o nsi d er ab ly  wi th  th e  ex te n s io n of  sy s t em li fe ti me,  a s   show n in  Fi gu re 2 .  Wh en  com p are d  t o   2 1   yea r   syst e m  l i fet i m e ,  a re duct i o of G H G  emi s si on  o f  ap proxi mat e l y   16%  an 3 0 %  was   fo u nd  w h en  t h e l i fet i m e   e x t e nde d t o  25 a n d 3 0  yea r s, res p ect i v el y. B e si d e s t h at , t h e  G H G  e m i ssi ons  ra te  fo in s t a lla tio n   i n  K u al a   Lu mp ur w a al so foun to b e  in  the  r a ng e fr om  4 5 .28  to 7 0 .04  g  CO 2 -eq/ kWh  i f   mini mu m an d  maxi m u m s y st e m  l i fet i me  we re c o nside r ed  t o  be  2 1  yea r s  a n d  30   year re spe c t i v e l y .  A s  t h PV   syste m  ca n l a st l onge r,  m o re el ec tric it y can be   ge nera te t h ro u g h o u t i t s li fe ti me,  c onse q ue nt ly re duc i n g     th e GHG emissio n s  p e kW h of th e el ectr icity  g e n e r a ted .   EPBT  fou n d  t o   b e   u n a f f e cted   b y  sy stem li f e tim e whi l e   ER OI s h o w e d  im pro v e me nt  wi th t h e ext e ndi n g  s y st e m   l i fet i m e ,  whic ran g e d  from   2.5 8   t o  3.9 2 , as  sho w n i n  Ta ble  2.       Tabl 2. E n e r g y  in di ca to rs fo r i n st a l l a t i on  i n  Kua l a Lu mp ur  Syste m  ca pac ity   CE D (MJ/ m 2 ) E P B T   ( y e a r)   E R O I        21   yr  25  y r  30  y 3 to <5 kWp  466 9. 9 9   8. 15   2 . 58   3. 07   3. 68   5 to <10 kWp  451 2. 4 6   7. 88   2 . 67   3. 17   3. 81   10 to <12 kWp  438 7. 1 0   7. 66   2 . 74   3. 26   3. 92     0 10 20 30 40 50 60 70 80 3   to   <   5k W p 5   to   <   10   kW p 1 0   to   <   12   kWp g   CO 2 eq/ k W h Ma i n t e na nc e PV   sy s t e m   in s t a l l a tio n El e c t r i c   in s t a l l a tio n Mo unt i ng   st r u c t ur e In v e r t e r PV   mo d u l e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I SSN : 2 088 -8 6 94  Int   J  P o w  Ele c   & D r i   S y st, V o l .  1 1 N o 2, Ju ne  20 2 0   :   6 7 7  –  684   68 2     F i g u r e  2 .   GH G e m is sion s ra te   fo r  PV s y ste m   in sta l l a ti o n  i n   K u a l a   Lum p u r   w ith   v a ry ing  sy ste m   lif et ime      3.3.  C a se 3 :   i n flu e n c e  o f  va r y in s o l a r ir r a d i a t i o n s   Re sult s prese n t e d in   pre v i o u s   se ct io ns  are  spec ific al l y   for   i n sta l la ti on   i n  K u al Lu mp u r   wi t h  sol a ir r a d i at ion   of 1 560 .8  kWh / m 2  p e r ye ar How e v e r ,  th is   se ctio n  pre s en ts th e   GHG   e m i s sio n  r a te,   EP B T ,   a n d   EROI at   diffe r ent   l o c a t i o n s wi th di ff ere n t  an nua l s o l a r i rra d i a t ion. Ta bl e 3  sum m ari s es t h e ave r a g e  resul t s of  3 t o   12  k W P V   syst em i n st a l le d i n  t h ree  di ffe rent  l o ca ti o n s i n  t h e  c o u n t r dist i n guis h e d   by  di ffe r ent   sola i rra dia t i o n l e ve l s , w i t h  a  s y st e m  l i f et i m e  of  2 1 25 an 2 0   y ears.  G H G  e m i ssion  rat e  an EPB T  w e re  fo un to   d e cr e a s e  gra dua lly   w ith   th e  i n c r ea se  of  so l a r  irr a d i a t ion .   I n  co n t ra st,  ER OI  in c r e a s e d  w h e n   so la r  ir rad i at io n  i s   hi ghe d u e t o  i n creasi ng  sola r el ec t r i c i t y ge n e ra te d,  whi c h   h e l p s t o  i m p r o v e t h e ER OI.  The a n a l ysi s  s h o w e d   t h at  G HG  e m i s si ons  rat e  a n d  EP BT  obta i ne d we re  l o we st  in  K o t a  B h a r u  at   37.9 7   C O 2 -eq / kW h and  6.3 7   yea r s ,   respec t i v e l y,  w h e n   30   ye ars   of s y st e m  l i fet i me  be i n c o n s ide r e d .       Tabl 3:  Co mp ariso n   of va ryi n g   sola ir radi a t i on  wi t h   di ffe r ent  s y st em l i fet i me f o r t h a v e r age  o f   3 t o  1 2   kW p syste m  ca paci t y   I ndica tor  Unit   K u al a lum pur     ( 1560. 8 kWh/m 2 /y r)  Johor  Bahr u   ( 1651. 8  kWh/m 2 /y r)  Ko ta  Bh a r u   ( 1935. 5  kWh/m 2 /y r)     21 yr   25 yr   30 yr  21 yr   25 yr   30 yr  21 yr   25 yr   30 yr  GH G e m is s i o n s   ra t e   g  CO 2 -e q/kWh  67. 26   56. 50   47. 08  63. 56  53. 39  44. 49  54. 24  45. 56  37. 97  EP BT  y e a r   7. 90   7. 90   7. 90  7. 46  7. 46  7. 46   6. 37  6. 37  6. 37  E R O I   d i m e nsionl ess  2. 66   3. 17   3. 80  2. 82  3. 35  4. 02   3. 30  3. 93  4. 71      4.   CO NCL U S I O N   A l i fe-c ycl e  a s sessme n t  o f  t h e re si d e nt i a l - s c a l e GC P V  s y ste m s i n  Mal a ysi a   wa s c o nduc t e d  usi n g   monoc rysta l li ne si l i c on  mod u l e t e chn o lo gy The  GH G  e m i ssi ons  rat e ,  EP B T , a n ERO I  wer e  d e t e rmi n ed t o   qua nt i f t h e e nvi ro nme n t a l  impac t   o f  t h e s y st e m T h e   re s u l t s sh owe d  th a t  t h e PV m o d u le   ha c o n t ri but e d     th e   mo st   to  the  ov er all  GHG  emi ssion an d C E D, m a in ly  do mi n a te d b y  th e u p s t r e a m p r o c e sse s d u ri ng  man u fac t u r i n g .  Als o ,   usi n g  t h e  u pda te i n verte r  LC t o  re prese n t  t h e   l a te st i nve rt e r  te ch n o lo g y it  was    fo u nd t h a t  i n vert er ha a l s o  b r ou g h t a   si gnific a n t  im pac t  o n  the  GH e m i ssi on.  Neve rthe le s s , wit h     th e im pro v e men t  o f  i n v e r t er tech no lo g y , fu r t h e r redu ct ion  of  en erg y  co n s ump t ion  and  GHG emi ssio n s  i s   expe ct e d  i n   the  fut u re Th e   r e d u c tio n of GHG   e m i s sio n s  r a te, EP BT,  a n d  ERO I  wh en  t h e   c a p ac ity  in cr eas es a r e  no t   signi fi ca nt wi t h in  3 to  1 2   k W resi de nt ia l-sc al e PV   s y st em s, as most   o f   t h e com p one nt s a r e l i ne arl y  u p s c a l e d   t o  rea c h   de sire d ca pac i t y  e x c e pt  for  t h e  i n vert er   whi c ha le ss  im pac t  as  i t s   rat e p o we i n c r ea ses .     Gi ve n the  sc e n ari o  o f  e x te n d e d  sy st em li fe t i me, the s e i ndi ca t o rs re du ce   c o nsi d e r abl y . T h us it  i s   wo rt h   hi ghl i ght i ng th a t  fut u re effor t  by  P V   i n du st ri e s  to ens u re   PV   s y ste m  c o m p o n e n t s  ca n en d u re   i n   a  mo re   ext e n d e d   pe ri o d  c oul d pla y  a  role  i n  mi t i ga ti ng t h gl o b al  war m i n g i m p a ct . F u rt he rm o r e ,  t h e  i n st al la ti on  l o cat i o n   a l so  has a   si g n i f i c ant  in flue nce  on   i t e n vir onme n t a perfo rmance  si nce   t h e P V  s y ste m  has   in t e r m i tte n t  n a tu r e   wh ere   it s e l ec tr ic it y   g e ne r a t i o n  r e lie s o n   i t s g e o g r a ph ic al  lo c a ti on a n d w e ath e r .   He n c e ,   pl an ni ng for a  PV s y st em inst al l a t i on on a l a rge r  sca l e   w h e n  the  loc a t i o n  i s  no t  a c onst r a i nt sh o u l d  ta ke  int o   ac cou n t  t h ide a l  l o ca ti on  whe n  a ddressi ng   t h e  gl o b al   warmi n g  i m pa ct 0 10 20 30 40 50 60 70 80 21   yr 2 5   yr 3 0   yr g   CO 2 eq / k W h   3   to   <   5k W p 5   to   <   10 k W p 10   to   <   12k W p Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J Po w El ec   &  Dr S y st  IS SN:  208 8-8 6 9 4       L i f e -cy c l e  asse ssme nt of  resi d e nt i a l - sc ale  gri d -c o nne ct e d  ph ot ov ol t a ic  … ( A ti qa h H a m i za h M o hd N o r d i n 6 83  The   a v e r a g e re sult s of  G H G emi s si on s ra te  and   E P BT  ran g i n g from  37 .97 t o  6 7 . 2 6  g  C O 2 -e q/ k W h   and   6.37  t o  7. 90  ye ars,  w h il e f o r ER OI   f r om   2 . 6 6   t o  4 . 71 . O t he fac t ors   t h at  ma y i n c r ea se  t h e  el ec tric it y   gene rat i o n  of PV syst ems ,   s u ch   a s   im prov e m e n t of PR   a nd  an i n crea se  of  P V  mod u l e  c o nve rsi o n e f f i c i e n cy   may  imp r ove   t h LC A  res u l t s.  Ove r a l l ,  i n  t h e co nt ext   of re si dent i a l - sca l e ,  P V   t e c h n o lo g y   o f fe rs a  s u bst a nti a pot e n t i a l  fo r G H G  emissi o n s red u ct i o n in t h is cou n t r y.   H o w e ve r, c o nt i n uous  i m p r ove me nt   e f fo rt i n   re duc i ng  i t s emb odi e d   ener gy a nd G H G   e m i ssi o n s  i s   c r uci a l  i n  t h e   st ri ve  for  a   mo re  sust ai nabl fut u re   f o r PV   t echn o l o gy     A C KNOW LE D G E M EN TS  Thi s   w o rk wa s su p p o r t e d  in  pa rt   b y   t h e F unda me nt al   Re s earch  Gra n t   Sc heme   (F RG S ) ,   Mi ni st ry  o f   Ed uca t i on (R ef:   60 0-IR M I / F R G S 5/ 3 (2 2 1 / 2 01 9)  an d (R ef:   F R GS / 1 / 2 01 9/ TK 10/ U I T M /0 3/ 7 ) a nd U n i v e r si ti   Tek nol ogi  M A RA (Ui T M) Ma la ysia     RE FERE NC E S    [1]   S u s t ainab l e  En er gy  Dev e lo p m ent  Au th ority  of M a lays ia “A nn ual  Report 2 017 ,”  2 017 .   [2]   A. St o p p a to ,   “Li f e   c y c l e  a s s e ssm e n t  of p hot ov ol tai c   e l ec tri c it y ge n e ra tion,   En erg y ,  vol .  33 ,  no. 2,     p p .  22 4– 23 2, Feb  20 08 [3]   K.  Ka li a ppa n ,  M.   Sa nk a r B.  Ka rth i ke ya n,  B. Vi nee t h ,  a nd  V.   C. R a ju, “ A na ly si o f  sola e n e r gy  te c h no lo gy in   le ad in g co un tri e s ,   In te rna t i o na l J o urna l o f  Po we El e c tronics a n d Dr ive  Syst ems  (IJPED S ) ,   vo l.   10,  no . 4 ,  p p .   19 95 –2 00 4, 2 0 1 9 .   [4]   M .  Ben g h a ne m,  A. Alm o ham m e d i, M.  Ta u k e e Khan an d A.  A.  Al-Mas hraq i,  E ffec t  of dus t a c c umul ation   o n  th perfo rman ce  o f  ph otov olta ic p a n e ls in des e rt  co un tries :  A  c a s e  stud fo M a din a h ,   S a u d i Arab i a ,”  I n ter nat io na J o urna l o f  P o wer El ec tron i c s  and   Driv e  Sy st e m (IJ PE DS) ,  vo l.  9, n o .  3 ,  pp.  13 56–1 3 6 6 ,  2 0 1 8 [5]   H .  K i m ,   K .  C h a ,  V .  M .  F t h e n a k i s ,  P .  S i n h a ,  a n d   T .   H u r ,   “L ife  cy cle  ass e ss ment o f  cad mium  te llur ide ph otov o l ta ic   (CdTe PV)  sys t ems , ”  So l.  En ergy ,  vo l.  10 3 ,  p p .   78 –88 , M a y  20 14 .   [6]   N. A. Ludin  et al. “P rosp ects  of   life   cyc l e   ass e ssmen of  ren e w a b l e en erg y  fro m so lar p h o t o v o lta ic  techno lo gi es:  review,”  R e ne w.  S u st ai n. Ene r g y  Re v . ,  vol .  9 6 , pp.  11 –2 8 ,  Nov   2 018 [7]   R.  Ba t t i s t i  a n A.  Co rrad o , “Eva l u ati on of tech ni c a l   im p r o v em e n ts o f  ph otovo lt a i c  sy st e m th rou g h   l i fe c y cl a s se ssm e n t  me t hod ol og y, ”  En erg y , v o l .  30 ,  n o .  7 ,   p p 95 2–9 67 , J u 20 05.   [8]   A.  Sum p er ,  M .  Robl edo-García, R .   Vi lla fáf i la-R obles, J.  B e rgas - J an é,  an d  J. An d r és-P eiró, “Life-cy cle  ass e ssmen of a p h o t ov oltai c   s y s t em in Ca ta lonia (S pain ),”  R e ne w.  S u sta i n.   E n e r gy  Re v. , v o l .  15 , no . 8, p p .   3 888 –3 89 6, O c t.   20 11 .   [9]   U. De si de ri,   S.   P r oi e t t i ,  F.  Z e p p a r e l l i , P.   Sd ring ol a ,   and   S .   B i n i , “ L if Cy cle A s s e ssmen t of a gro u n d -mou nte d   17 78 kWp p hoto v o ltaic p l an t an d comp ar is on w i th  tr aditio n al  en ergy  pro d u c tio n   s y s t ems,”  A ppl . E n e r g y , v o l.  97,  p p .  93 0– 94 3, Sep  20 12 [10]   M. Ito, M.  Kud o M. Nagur a a n d K.  Ku ro kaw a “A co mp ara t i v e s t u dy  on l i fe   cy cle an alys is  o f  2 0  d i ffer e nt P V   modules installed  at  the Ho ku to m e ga -so l a r  p l an t,   Prog.  Pho t ovol tai c s Res.  Appl . , v o l .  19 , n o .   7,  pp .  87 8– 88 6 ,   No v 201 1.   [11]   M.  Xie  et  a l . , “Poll u tant  payb ack t i me  and envi ronment a im pact  of  Chinese  multi -c rystalline photovol t ai c   p r od uc t i o n   b a se d on  li fe c y cl e a s se ssm e n t ,   J.  Cle a n.   P r o d . , vo l.   18 4,  p p .  64 8– 659 , Ma y 20 18 [12]   V.  M.  Ft he na k i s a n d  H. C. Ki m ,  “ P h o t ovol ta ic s: Li fe -c y c l e  a n al yse s ,   So l.  En e r g y ,  vol 85,  n o .  8 ,     p p .  16 09 –1 6 28,  Aug  20 11 [13]   G. Fi nn ve de n   et a l . , “Rec en d e velo p m en ts in  Life  Cy cle  A s s e ssmen t,”  J.  En vir on.  Ma na g e . , vo l.  91,  no.   1 ,     p p .   1– 21,  Oc t 2 009 .   [14]   R.  Tu rc oni,  A.  Bo ld rin ,   a nd T .  Astru p, “ L i f e c y c l a s se ss men t  ( L CA of   el e c tri c ity  g e n e r a ti on  tech no log i es Ov erview, co mp arab ility  and  lim itation s ,”   R e new .   Sus ta in .  E n erg y  Re v. , v o l .   2 8 , p p .  55 5– 5 65, Dec   20 13 [15]   K. Ka to , A. M u r a ta , and  K. S a ku ta,  “Energ y  p a y - back  time   and   life-cy c l e  CO2  e m iss i on  of  r e sid e n t i a l P V  po wer   system with  sili c o n  P V  mo du le ,”   Prog.  P h o t ovol taics Res. A p pl . vo l.  6, n o .  2 ,  pp.   10 5– 11 5 ,  Ma r 199 8.  [16]   E. A. Alsema , P .  F r an kl, and  K .  Kato,  “En e rgy   pay-b ack   time o f  ph otov oltaic  e n ergy s y s t ems:  pres e n t s t a t us an p r ospe c t s, ” i n   2nd   W o r l d  Co nfe r en c e  on Ph oto v olta ic  S o l a r Ene r gy Co nv e r si on ,   p p .  6,  199 8.   [17]   M .  de  Wild-S ch o l ten  and  E.  A.  A l s e ma ,  “Env iro n ment al  Li fe  Cy cle  Inv e ntory   o f  Cry s tall in e   S i li con   P h otov olt a ic   M o d u le P r od ucti on ,”  M R S Pr oc. v o l . 89 5, no . Dec e m be r, pp 0 8 9 5 - G0 3-0 4 ,  Fe b  2 0 05 [18]   E.   A l s e m a   and  M .  J.  de   Wild ,  “Environ m ental  Imp a c t  of   Cry s t a llin e  S i lico n  P h otov olta ic  M o d u le P r od uctio n , ”  MRS Pro c . ,  v o l .   8 9 5 ,  no . S e p t em ber  200 4,   pp . 08 95 -G03 -05 ,  F e b   20 05 .   [19]   N. Jun g b l u t h , R. Do n e s,  a n d R.  Fri s c h kn e c h t, “ L ife Cy c l e Asse ssm e n t o f  Ph ot ovol ta ic s; Upd a te   of t h e ec o i n v e n t   Databas e ,”   M R S Proc . ,  v o l .  1 041 ,  p p .   104 1-R0 1-0 3 ,  F e b  20 07 .   [20]   L.  Lu   an d  H. X .  Yang , “En v i ro n m en tal p a yb ack   tim e   an al ys is   of  a  ro o f-mo unt ed  bu ilding -in t egr a t e ph o t ovo lt aic  ( B I P V )  sy st e m  in  Ho ng  Ko ng ,   Appl . E n er gy ,   vo l.  87 ,  no . 1 2 ,  p p .   36 25– 36 31 , 2 0 1 0 .   [21]   G. H o et a l . L ife   cy cle  asses s men t  of  grid - c on nected   p h o t o v o ltai p o w e r g e n e ration fro cr ys tallin s ilicon  so lar   mo du les  in  C h i n a ,   App l .  E n ergy ,   vo l.  16 4,  p p . 88 2–8 90 F e b 20 16.   [22]   L.   Y .  S e ng,   G .   Lalch a nd ,   and  G.   M .   S o w Lin,  “ E co no mic a l,   e n v i ro nmen tal an d  techn i cal  an aly s is  of bu ild in g   in t e gra t e d  p h o t ov ol ta ic   sy st em s  in  Ma l a ys ia ,”   En ergy Po l i c y v o l. 36 n o . 6 ,  p p . 213 0– 21 42 ,   Ju n 200 8.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN : 2 088 -86 94  I n t J   P o w   El ec  &  D r i S y st V o l .  11,  N o .  2,   J u ne  20 2 0  :     6 77  – 68 4   68 4 [23]   In tern a t ion a l O r g a nizatio n  fo r  S t an da rdiz atio n,  “I S O  14 04 0:20 06 Env i ro n m ent a l man a g e ment- L ife  cy cle   as ses s ment-Pri nci p le  and framework,” 2006.   [24]   In tern a t ion a l Or gan i z a tion   fo r S t and a rdizat io n,  “IS O  14 04 4:2 0 0 6  En viron m e n tal man a gem e nt  Life   cy cle   a s se ssm e n t  - Requ ire m e n t s  a n d   g u i d e l ine s ,  2 006.  [25]   R.  Frisch kn e c ht  et al . “Life Cy c l e In ven t ori e s an d  Life Cy cle As ses s ment of P h oto v o l ta ic S y s t e m s ,  Intern ation a En e r gy  Ag e n c y   (IEA) PVP S   T a sk 12 , Re po rt T 1 2 - 04 :2 0 1 5 ,   2 015 .   [26]   L.  Tsch ü m p e rlin P.  S t o l z ,   and   R.  F r isch kn ech t,  “ L if cy c l e  as s e s s ment  o f  lo w   po wer s o la in v e rters  (2 .5   to  20  k W ),   Tre e z e  L t d . ,  co mmiss io ned  by  S w iss  F e dera Offic e   of  En erg y  (S F O E),” 20 16 .   [27]   R.  Frisch kn e c ht  et a l . M e tho dol og y Guide l in es   on  L i fe Cy cle   As s e ss ment  of  Ph o t o v ol ta ic  El ec tr i c it y,  3r d ed i t i o n ,   IEA PVPS T a s k  12 In ter nationa l En ergy  Ag en cy Photovo lta ic  P o we r Sy ste m s P r ogramme . R e po rt   IEA - PV PS  T12 - 06 :20 1 6 .  2 0 16.   [28]   S .   I. S u laiman , S .  S h aari,  an d A .  M .  Omar So la r  I r ra di at ion  D a t a   fo Ma lays ia . S u stain a ble En er gy   D e velo pm en Au th ori t y  Mala ysia ,  20 12.  [29]   S. Humbert, A.  De Schryve r , X.  Bengoa, M.   M a r g ni,   and O. Jolliet,  IM PACT   200 2+: U s er  Gu id e . 20 1 4 [30]   N .  J u n g b l u t h,  M .  S t ucki , K .  F l ury ,  R.  F r ischk n e c h t and  S .  Büs s er,   “Lif Cyc l e   In ve n t o r ies  of  P h oto v o l taics ,  2 012 .       BIO G RA PHIES OF  AU THOR     Atiq ah  Hami zah  Mo hd  Nordi n   o b ta in ed  Ba ch elor  of  Elec tric al an d  Ele c tro n i c  Eng i n e er ing   (Hon s)  i n  20 08  from  Un iv e r sit i  Ke b a n g saan Ma l a ysia,  M S c  in   E l e c t ric a l En gi ne e r in (P hotov oltai c  s y stem)  fro U n iv ersiti  Tek n o l og i M A RA   (U iTM )   in 20 12 ,   an d   current ly   pu rsuing  h e r  P h .D.   in  E l e c tric al  En gin eer in g.   S h e  is   cu rr entl y a  le ctu r er  at  th e   F acu lty   o f   Ele c trical   Eng i n eering ,  UiTM   P a s i r Gu dan g . H e r ma i n  research  inter e st  is i n  t h e f i el of  PV  syste m  m o de li ng  a n d  li f e -cycle as sess ment.          S h ahril Irwan  S u laiman   h o l d s  a P h .D . in  E l e c t r i cal  En gi n eer in g f r o m Un iv e r si ti   T e kno lo gi   MARA,  Malaysia.  He obt a ined  hi s M . Eng S c in  P hotov olta ic E ngineer ing   fro m   U n iversity   o f   New South W a l e s, Aus t ra lia ,   a n d B.Eng in E l ectr i ca Ele c tro n ics from  U n iv ersiti  Ten a g a   Nas i on al,  M a lay s ia. He is   an  as so ciate p r ofes s o in  the  F acu lty  o f  Elec tric al  Engine ering ,   Un ivers i ti  Tekn o l og i M A RA, M a lays ia , an th H ead  of G r e e n En ergy  Resear ch  C e ntre . Besid e con duct i n g  nu m e rous  contr a c t -b ased r e search h e   h a s  been   as sis t ing   the  n a t i o n al   p h o t o vol tai c   in du stry  and  th e  gov ernm en t for  mo re  th an  a  de cad e. He  regu lar l y co ndu cts   com p eten cy -based   t r a i n i n g  re lat e d to  de sig n i n st a l la ti on,   te sti n g  &  c o m m i ssio ni ng,   op e r a tio n, a n d  m a in te n a n c e of  b o t h   gri d -c on nec t e d   ph ot ov o l t a ic   sy st e m s   a nd sta n d-al on e p h o t ov ol ta ic  system s.  He is  a l so a  m e m b e r  o f   th st a n d a rd s work in g   g r o up on pho to vo lt aic syst em s a n d  ha b een  pro m in e n tl i n v o l v e d  in   p r ep a r in g v a ri ou p o l i c i e s  a n d  guid e li ne s rela te t o  ph o t ov o lta ic  sy st e m i n   M a lays ia .         S u laiman   S h aari  is  a p r of ess o r at th e F acu lty  o f  Ap plied  S c ie n ces,  UiTM . H e  rec e iv ed h i s   Bache l o r   in   P h y s ics in  19 84  fro m  Kans as  S t at Univers i ty,  U S A, M S c  in  P h ys ic s in 19 87  fro m   Un ivers i ty of M i sso uri, US A ,  an d P h . D . in P h o t o voltai c  Sy stem s from De M o n t fo rt Un iv ersity UK,  in 19 98 He ac ti ve ly  e nga ged  in  v a ri ou a c t iv it ies at  t h e int e r n at ion a a nd nat i o n a l  le ve ls. He  has  repres en ted  the G o v e rn ment  of M a lay s ia  (Go M ) at  many  in ternat io nal p r og r a ms,  includ ing   In te rn at io nal   E n e r g y  Ag e n c y  Phot ov ol ta ic Po we r  Syste m s (IE A  PVP S ) f o r T a sk  1 1  a n 13. He   als o  h a s   b e en  engag e d  in   v a r i o u s G o M  and  Go M - link ed  ag enci es sinc th e   mid-19 90 s  in   p r ov i d i n g   e x pe rt se rvic e s   on PV  syste m s d e si gn,   tra i n i n g , e v a l u a tio n, a n d in vo lved  in p r e p a r in v a rio u s  po lici e a n d gu i d e lin e s  re l a te d to ph ot ovo lt a i c syste m  i n  Ma la ysia . He  is  c u rre ntl y  t h e   Vice  P r es id ent I I  o f   M a lays ian   P h otovo ltaic Ind u s t ry  Ass o ciatio n,  and th e S e cre t ary   G e nera o f   As ian P h o t ov oltaic   In du st ry  Asso c i at io n.        Ri jal u l Fahmi   Mustapa  is a lec t u r er  in  the F a culty   o f   Electr i c a En g i n eer in g, Ui TM . He r eceived   his M S c in  Ele c t r ica l  Engine erin g from  UiTM  an is c u rre ntl y   pursui n g   h i Ph . D .  i n   the  f i el of  po wer  an d en erg y  model i n g , and  pred ic tion   for  meas urem ent an d v e rificat io p u rp os es.  H i s   ma in   research  in terest  is   electr i c a po w e q u a l ity ,   en erg y   mod e ling and predic tion .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.