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谁在行动?详解光伏组件三大碳排放环节
类别:节能环保  日期:2020-11-19  来源:光伏测试网  点击率:792  打印 关闭


作为全球减排最重要的手段,光伏尽管在发电过程中碳排放很少,但其产业链上游的制造过程仍被碳排放所困扰。虽然光伏全生命周期的度电碳排放仅为化石能源的5-10%,但想到未来光伏的爆发式增长,了解光伏产业链的碳排放依然很有意义。

 

TestPV了解到:光伏产业链最大的碳排放环节莫过于金属硅、金属铝和玻璃制造环节。

 

1. 金属硅

 

组件中用的金属硅主要是电池片中的硅片,通常每瓦的硅片重量在2.2克左右。假设未来电池效率进一步提升,硅片进一步减薄,每瓦硅片重量能降到2克。

 

未来10年,按照每年平均200GW新增光伏装机量来估计,硅片的用量约在40万吨。

 

制备金属硅的过程人们通常利用碳热还原法,将硅石(SiO2)在大约1700 下还原制备硅单质,且不说该方法本身能耗很高(能量来源目前大部分还是依靠化石能源),该方法由于采用焦炭还原二氧化硅,反应过程也会释放大量的CO2

 

根据《太阳能学报》2012年发表的《多晶硅-光伏系统碳排放环节分析》一文,280MW光伏系统中,从多晶硅料到工业硅,再到硅锭、硅片的生产过程碳排放总计约为:5.62×10^8kg,相当于每瓦2kg碳排放。如果考虑中国新建硅料、硅片工厂都在西北西南,假设当前碳排放能减少到一半即1kg每瓦。

 

按照平均每年200GW新增光伏装机量来估计,环节的碳排放约为20000万吨

 

2. 金属铝

 

世界银行表示,能源转型对铝的需求将超过其他金属。为了将气温保持在2摄氏度以下,到2050年,清洁能源技术每年需要将近600万吨的金属。

 

几乎所有用于清洁能源的铝都将用于太阳能组件的铝边框,其耐腐蚀性和重量轻,使其成为暴露在环境中并确保组件结构稳定性的最佳选择。

 

对于组件来说,每瓦所用的铝边框大概在6克左右,按照未来10年年平均200GW装机量来估计,铝材的用量约在120万吨。

 

新铝通常是从铝土矿开始的,铝土矿被送往提炼氧化铝或氧化铝精炼厂。从氧化铝中分离铝需要接近1000摄氏度的温度,并且需要通过熔融矿物输送强大的电流。

 

这个过程不仅是能源密集型的,而且矿物中的氧气与碳阳极结合产生二氧化碳,直接碳排放约占该过程总排放量的10%,电力消耗占71%

 

根据全球铝管理计划ASIAluminStewardshipInitiative)统计,很多铝产能的发展都是以煤电为基础的,中国铝冶炼厂的电力结构超过90%是煤炭。

 

ASI称,采矿、精炼和冶炼新铝产生的碳排放量占世界总排放量的近2%,每吨铝平均产生约15吨二氧化碳当量。未来10年每年平均光伏组件用铝材碳排放约为1800万吨。

 

3. 玻璃

 

在光伏组件中,玻璃不是最重要,却是最重的辅材。单玻组件玻璃约占组件总重量的70%,而2.0mm厚度的双面双玻,玻璃占83%的重量比。

 

未来双面发电是光伏组件的主流,以天合光能至尊双面DEG18MC.20组件500W30.1公斤计算每瓦组件玻璃重量约为50克。

 

《中国平板玻璃生产企业温室气体排放核算方法与报告指南》中,平板玻璃生产全部排放包括化石燃料燃烧、原料配料中碳粉氧化、原料分解产生的排放、净购入使用的电力和热力对应的排放。能源消耗是平板玻璃行业碳排放的最主要来源占比在80%左右,平板玻璃生产原料中碳酸盐的热分解是CO2的主要来源之一,占总排放量的20%左右

 

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 注:一个重量箱等于2mm厚平板玻璃10个平方的重量(重约50kg

来源:《福建省20182019年度碳排放配额分配实施方案》

 

按照未来10年年平均200GW装机量来估计,玻璃的用量约在1000万吨,约产生760万吨CO2排放。

 

4. 光伏绿色制造行动中

 

中国光伏行业协会已经推出了光伏绿色制造评价条件,《光伏企业绿色供应链管理规制定》即将实施。

 

202011CSPV大会中国质量认证中心组织了《高品质认证与绿色产品采购分论坛》

 

8月,隆基、远景、阳光等联合发起RE100中国倡议8月,晶科能源发布RE100路线图,推出到2025年实现100%使用可再生能源

 

近年来,以隆基、亿晶、晶科、晶澳、阳光电源、大全、新特、天合、中来、锦州阳光、通威、亚玛顿、正泰等数十家光伏企业位列工信部绿色工厂示范名单。

 

 

环节,隆基、通威等布局四川、云南,充分利用当地的水利发电资源实现减排,协鑫、大全、东方希翼等布局新疆,利用当地丰富的风力资源以及化石能源(避免了长距离输电损失)实现减排;TestPV了解到,美国德州大学近期提出利用氧化钛作为阳极材料在熔融盐中电解制备单质硅,通过调节电流大小可控制单质硅的形貌,而且反应不会生成COCO2,有希翼消除石墨氧化还原制造硅工艺中直接产生的CO2排放。

 

玻璃环节,信义、亚玛顿、南玻、福莱特等厂房屋顶全部安装了光伏系统。国家实施的产能置换政策尽管一时造成了玻璃产能紧缺和涨价,但由此带来的节能技改也正在实施。

 

环节,铝业协会正大力推动通过循环利用大大减少能耗,而铝在理论上是无限可回收的。在世界银行的二度设想中,再生铝的比例增长将能满足61%的需求。ASI正在进行健康和严格的新标准讨论,鼓励企业在2030年前达到8吨二氧化碳当量目标。

 

 




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