The optimal is not always the best : Life cycle impacts of near-optimal energy systems
de Tomás Pascual, Alexander (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals)
Pérez-Sánchez, Laura (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals)
Sierra Montoya, Miquel (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals)
Lombardi, Francesco (Delft University of Technology)
Pfenninger-Lee, Stefan (Delft University of Technology)
Campos, Inês (Universidade de Lisboa)
Madrid, Cristina (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals)

Data:	2025
Resum:	Energy system optimization models (ESOMs) can be used to guide long-term energy transitions but often overlook environmental impacts and the diversity of solutions close to the cost-optimal one. Here, we combine an ESOM using Modelling to Generate Alternatives (MGA) with Life Cycle Assessment (LCA) to evaluate 260 near-optimal and technologically diverse carbon-neutral energy system designs for Portugal in 2050 across five environmental indicators: climate change, land use, water use, ecotoxicity, and materials. Using the Calliope energy modelling framework and ENBIOS for environmental assessment, we find that system designs whose cost is within 10 % of the minimum feasible cost provide up to 50 % lower environmental impacts. Our results reveal a trade-off between technological diversity and environmental performance, showing that while diversity enhances resilience, this may come with a significant increase in environmental drawbacks. Solar photovoltaic and battery technologies dominate the environmental impacts, particularly in water consumption and critical material use. This study shows that traditional cost-optimal energy system designs may not be environmentally optimal. Exploring near-optimal alternatives reveals lower-impact solutions and supports more inclusive planning for energy transitions.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PCI2020-120710-2 European Commission 837089 Agencia Estatal de Investigación PID2020-119565RJ-I00 Agencia Estatal de Investigación TED2021-132032A-I00 Ministerio de Ciencia e Innovación CEX2019-0940-M Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00734 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2024/FI-100741
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Nota:	Unidad de excelencia María de Maeztu CEX2019-000940-M
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Energy system optimization models ; Energy transition ; Environmental impacts ; Life cycle assessment ; Technological diversity ; SDG 7 - Affordable and Clean Energy ; SDG 12 - Responsible Consumption and Production ; SDG 13 - Climate Action ; SDG 15 - Life on Land
Publicat a:	Applied Energy, Vol. 399 (December 2025) , art. 126487, ISSN 1872-9118

DOI: 10.1016/j.apenergy.2025.126487

10 p, 4.7 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals (ICTA)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats