Jako zástupce čisté energie mají fotovoltaické elektrárny plnou uhlíkovou stopu na životním cyklu skryté za jejich štítek „nulové emise“, od čištění křemíku po odchod do důchodu elektrárny. S prohloubením cíle „duálního uhlíku“ se fotovoltaický průmysl přesouvá z „zaměření pouze na snížení emisí během fáze výroby energie“ na „správu uhlíku s plným řetězcem“. Optimalizací surovin, zlepšením výrobních procesů a inovacím technologií recyklace jsou emise uhlíku fotovoltaických elektráren během celého jejich životního cyklu minimalizovány a skutečně si uvědomují zelený závazek „od kolébky po hrob“.
1 Proces výroby: Revoluce „redukce uhlíku“ fotovoltaických panelů
Produkce křemíkového materiálu je „velká hlava“ emisí uhlíku ve fotovoltaickém průmyslovém řetězci. Tradiční metoda Siemens pro výrobu polykrystalického křemíku spotřebovává až 120000 kWh elektřiny na tunu a emituje přibližně 80 tun uhlíku. Nová generace Fluidizovaný reaktor lože (FBR) snižuje spotřebu energie na 60000 kWh/tun a emise uhlíku o 50%; Pokročilejší technologie elektronického stupně recyklace křemíku čistí křemík z polovodičového odpadu, což snižuje emise uhlíku pouze o 20 tun na tunu křemíkového materiálu, což je o 75% nižší než tradiční metody. Po přijetí metody FBR vedoucí podnik snížil svou uhlíkovou stopu během fáze výroby fotovoltaických panelů z 600 kgco ₂ E/W na 300 kgco ₂ E/W.
Iterace technologie bateriových článků nadále snižuje spotřebu energie jednotky. Spotřeba energie produkční energie PERC buněk se snížila od časných 1,5 kWh/W na 0,8 kWh/W; Nové technologie, jako jsou Topcon a HJT, snížily spotřebu energie o dalších 30% zjednodušením kroků procesu. Buňky HJT používají technologii s nízkou teplotou (pod 200 stupňů), která ušetří hodně energie ve srovnání s vysokoteplotní difúzí PERC (900 stupňů), a mohou používat tenčí křemíkové oplatky (120 μm), což snižuje konzumaci křemíkového materiálu o 15% a dále snižuje emise s jedním wattem o 20%.
Zelený substituční účinek rámu a skla je významný. Nahrazení primárního hliníku recyklovaným hliníkem pro produkci rámců může snížit emise uhlíku o 95% (primární hliník emituje 16 tun uhlíku na tunu, zatímco recyklovaný hliník emituje pouze 0,8 tun); Ultra bílé válcované sklo přijímá optimalizaci procesu plovoucího skla v kombinaci s technologií recyklace fotovoltaického skla, což snižuje emise uhlíku na jednotku plochy skla od 15 kg/m ² na 8 kg/m ². „Všechny zelené komponenty“ určité továrny na komponenty (recyklovaný hliníkový rám+recyklované sklo+nízkouhlíkovou baterii) snížily jejich uhlíkovou stopu o 40% ve srovnání s tradičními produkty.
2 Stavba a provoz: Nízké uhlíkové postupy pro implementaci elektráren
Uhlíková stopa fotovoltaických elektráren během fáze konstrukce je často přehlížena. Při konstrukci piloty může použití spirálových pilot namísto betonových pilot snížit využití cementu o 70% (emise uhlíku na hromadu betonu jsou asi 50 kg, zatímco spirálové hromady emitují pouze 15 kg); Pokud jde o výběr kabelu, místo měděných kabelů se používají kabely z hliníku, což využívá nízkohlíkovou vlastností hliníku (emise uhlíku z hliníku jsou o 60% nižší než měď), přičemž kompenzuje rozdíl ve vodivosti zvýšením průřezové plochy. Po přijetí těchto opatření se emise uhlíku během stavební fáze 100MW elektrárny snížily z 8000 tun na 5000 tun.
Správa uhlíku během provozní fáze se zaměřuje na „zelenou elektřinu pro samostatné použití“. Všechna údržbářská vozidla v elektrárně jsou elektrická vozidla vybavená zařízením fotovoltaického nabíjení na místě, aby se během procesu údržby dosáhlo nulových emisí; Pro pomocné zařízení, jako jsou střídače a monitorovací systémy, jsou vybrány vysoce účinné a energetické úsporné modely, což snižuje míru použití elektrárny z 3% na 1,5%. Na fotovoltaické elektrárny v Německu instalace systémů skladování energie pro ukládání samoukční elektřiny snižuje roční nákup elektřiny z mřížky o 50000 kWh, což odpovídá snížení emisí uhlíku o 30 tun.
Funkce sekvestrace uhlíku při využívání půdy byla plně využita. Výsadba sekvestračních rostlin uhlíku (jako je vojtěška a mořský buckthorn) pod fotovoltaickými panely mohou poskytnout dalších 1-2 tun sekvestrace uhlíku na akr za rok; Konstruktujte ochranné lesní pásy kolem elektrárny, vyberte rychle rostoucí druhy stromů a tvoří složený ekosystém „fotovoltaického pole+les uhlíku“. Čína praxe elektrárny ve vnitřním Mongolsku ukazuje, že tento model zvyšuje celkovou kapacitu sekvestrace uhlíku o 20%a stává se důležitým doplňkem uhlíkových aktiv.
3 Recyklace v důchodu: Cesta „redukce kruhového uhlíku“ pro fotovoltaické panely
Standardizovaná recyklace fotovoltaických panelů může během celého životního cyklu významně snížit uhlíkovou stopu. Krystalický křemíkový fotovoltaický panel obsahuje 80% sklo, 10% hliníkového rámu, 5% křemíkovou destičku a malé množství kovů, jako je stříbro a měď. Prostřednictvím fyzických procesů a hydrometallurgií recyklačních procesů dosahuje rychlosti zotavení skla 95% a rychlost regenerace hliníku je 98%. Křemíková destička může být purifikována a znovu použita ve fotovoltaických nebo polovodičových polích. Data ukazují, že recyklace fotovoltaického panelu 250W v důchodu může snížit emise uhlíku z výroby surovin přibližně o 150 kg, což odpovídá třem měsícům snížení výroby energie pro panel.
Využití kaskády rozšiřuje cyklus redukce uhlíku fotovoltaických panelů. Fotovoltaické panely v důchodu (s účinností sníženou na méně než 15%) nejsou vhodné pro velké elektrárny, ale lze je použít pro scénáře s nízkým výkonem, jako je osvětlení mřížky a fotovoltaická vodní čerpadla. Určitý podnik v Číně přeměnil 5000 solárních panelů v důchodu na venkovské fotovoltaické zavlažovací systémy, čímž se prodloužil cyklus redukce uhlíku každého panelu o 5 let, což odpovídá snížení emisí uhlíku z recyklace a zpracování o 300 tun.
Inovace v technologii recyklace snižuje spotřebu energie během zpracování. Spotřeba energie tradičních recyklačních procesů je asi 100 kWh/blok, zatímco nová technologie pyrolýzy s nízkou teplotou snižuje spotřebu energie na 50 kWh/blok a zároveň snižuje emise výfukových plynů. Systém třídění AI vyvinutého projektem „fotovoltaického cyklu“ EU může automaticky identifikovat různé materiály ve fotovoltaických panelech, zvýšit účinnost recyklace o třikrát a snížit náklady na zpracování jednotek o 40%.
Správa uhlíkových stop photovoltaických elektráren je prohloubení definice „čisté energie“ - True Green se odráží nejen ve fázi výroby energie, ale také prochází každým odkazem od výroby k recyklaci. Se zlepšením úplného účetního systému životního cyklu a popularizací nízkohlíkových technologií budou fotovoltaické elektrárny upgradovány z „nízkohlíkových zařízení pro výrobu energie“ na „systémy redukce uhlíku s plným řetězcem“ a hrají ústřední roli v globálním procesu neutrality uhlíku.