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如何计算光伏等可再生能源的环境影响

发表于:2015-11-28    

区域性生命周期分析

国立巴黎高等矿业学校的“观察、影响、能源”中心进行了一个区域规模的“evalGTHDOM”生命周期分析项目,来衡量未来电力结构对瓜德罗普(Guadeloupe.)环境的潜在影响。法国政府计划在2020年达到23%可再生能源发电的目标。其他国家,则将目标定在50%,并最终在2030年将实现100%自给。

选择瓜德罗普岛不是巧合。这里有一个地热能源实验室:布扬特中心,法国第一个地热发电站,装机容量据称有15 MW。

该研究将2013年时该岛的能源结构与三种2030年时的可能情景进行比较,结合了消费控制和可再生能源推广的官方目标,基于13个指标(气候变化、人类毒性、化石能源消耗减少、酸化、富营养化……),来衡量六种能源的发电情况:地热、生物能源(甘蔗渣、甘蔗纤维)、风能、光伏、水电、垃圾回收和沼气:

用于比较的参考是2013年瓜德罗普岛的发电结构,83%为化石能源,大部分为进口,可再生能源占17%。未来三种情景与之进行比较,来衡量相关规划决策的影响。

顺其自然情景:近年来,能源需求增长,但在发展可再生能源和加强能源需求管理方面,并没有采取特殊的努力。

PRERURE(该岛管理者最新提出的能源框架)情景:该框架大力加强了消费控制、推广可再生能源产业的发展(到电力结构的75%)的。目的是促进能源结构的多样化。这种情况下,地热能发电到2030年将达到85 MW。

中间情景:研究专门设计的一种场景,反映出一种温和的努力,来一方面控制消费,一番面开发新能源。这种情景中,地热发电能力将达到45MW 。

在瓜德罗普岛发电系统的生命周期阶段包括建设、能源生产和运输。电力使用环境的影响并没有包括在内,也不包括电力的存储或再循环过程。在各种技术细节限制之内的能源转化技术的储备也被编纂就绪。

最终,研究给出了四种代表性环境影响情况:

全球变暖潜在性,在当前情景和PRERURE情景之间,由于减少化石燃料和煤的使用,每度电的生产所释放的温室气体将显著减少。

酸化(由物质制造和释放二氧化硫导致)可以直接和间接影响生态系统(酸雨和土壤浸出)。在所检视的各种情景中,这种类型影响与全球变暖潜在性的趋势相同。

生态毒性,用CTUe(比较毒性单位,Comparative Toxic Units)表示,是对每单位化学物质在时间和空间上可能影响的物质种类的估计。在基准情景和顺其自然情景之间,蔗渣的影响减少,但在发电能源结构中所占比例保持不变(分别是2.6%和2.3%)。区别源于农药使用的假设(在三种未来场景中,三敌草隆已被完全禁止在瓜德罗普岛使用)。在后两种情景中,影响要大些,这是大力开发甘蔗和甘蔗纤维产业的直接后果。

营养富集(氮元素含量)被用来评价对海洋环境富营养化的可能性。营养富集是营养素积累的过程,并可能导致环境问题(生物多样性的丧失、退化)。研究表明这种影响在三种情况下都会急剧下降。这主要是由于降低氮氧化物(NOx)和氨气(NH4 +)排放的大力举措,包括在火电厂配备能降低烟气中85%当氧化物排放的脱硝系统。

除了这些结果,这项区域能源结构生命周期分析研究构成了能源转型辩论的一部分:它首次提供了各种能源的环境影响评估,根据不同指标而定位出环境影响最大的能源部门。LCA还揭示出这些不同选择在环境影响方面的矛盾趋势,从而为该区域的决策者提供了必要参考。

基于这些LCA研究,可以在区域范围上设计一种可持续的能源发展:本地资源优化(无论可再生与否)以满足能源需求;对化石燃料、生物能或电力的输入流进行控制;当然还有减轻“环境性泄露”,如碳泄漏。

责任编辑:solar_robot
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