Com a representant de l’energia neta, les centrals fotovoltaiques tenen una petjada de carboni de vida completa amagada darrere de la seva etiqueta de “emissions zero”, des de la purificació de silici fins a la jubilació de les plantes elèctriques. Amb l’aprofundiment de l’objectiu de “doble carboni”, la indústria fotovoltaica s’està canviant de “només centrada en la reducció d’emissions durant l’etapa de generació d’energia” a “gestió de carboni de cadena completa”. Optimitzant les matèries primeres, la millora dels processos de producció i la innovació de les tecnologies de reciclatge, es minimitzen les emissions de carboni de les centrals fotovoltaiques al llarg del seu cicle de vida, realitzant -se veritablement el compromís verd de "de bressol a tomba".
1 Procés de producció: la revolució de la "reducció de carboni" dels panells fotovoltaics
La producció de material de silici és el "gran cap" de les emissions de carboni a la cadena de la indústria fotovoltaica. El mètode tradicional de Siemens per produir silici policristal·lí consumeix fins a 120000 kWh d’electricitat per tona i emet aproximadament 80 tones de carboni. El reactor de llit fluiditzat de nova generació (FBR) redueix el consum d’energia a 60000 kWh/tona i emissions de carboni en un 50%; La tecnologia de reciclatge de silici de grau electrònic més avançat purifica el silici dels residus de semiconductors, reduint les emissions de carboni en només 20 tones per tona de material de silici, que és un 75% inferior als mètodes tradicionals. Després d’adoptar el mètode FBR, una empresa líder va reduir la seva petjada de carboni durant l’etapa de producció de panells fotovoltaics de 600kgco ₂ E/W a 300kgco ₂ E/W.
La iteració de la tecnologia de cèl·lules de bateries continua reduint el consum d’energia d’unitat. El consum d’energia de producció de cèl·lules PERC ha disminuït des dels primers 1,5 kWh/w a 0,8 kWh/w; Les noves tecnologies com TOPCON i HJT han reduït el consum d’energia en un altre 30% més simplificant els passos del procés. Les cèl·lules HJT utilitzen tecnologia de baixa temperatura (per sota dels 200 graus), que estalvia molta energia en comparació amb la difusió a alta temperatura de PERC (900 graus), i pot utilitzar hòsties de silici més primes (120 μ m), reduint el consum de materials de silici en un 15% i reduint encara més un 20% les emissions de carboni úniques en watt.
L’efecte de substitució verda del marc dels components i el vidre és significatiu. La substitució d'alumini primari per alumini reciclat per a la producció de fotogrames pot reduir les emissions de carboni en un 95% (l'alumini primari emet 16 tones de carboni per tona, mentre que l'alumini reciclat només emet 0,8 tones); El vidre enrotllat ultra blanc adopta l’optimització del procés de vidre flotant, combinat amb la tecnologia de reciclatge de vidre fotovoltaic, que redueix les emissions de carboni per unitat de vidre de 15 kg/m ² a 8kg/m ². Els "tots els components verds" d'una determinada fàbrica de components (marc d'alumini reciclat+vidre reciclat+bateria baixa en carboni) han reduït la seva petjada de carboni en un 40% en comparació amb els productes tradicionals.
2 Construcció i operació: pràctiques de baix carboni per a la implementació de les centrals
Sovint es passa per alt la petjada de carboni de les centrals fotovoltaiques durant la fase de construcció. A la construcció de la Fundació Pile, utilitzar piles en espiral en lloc de piles de formigó pot reduir l’ús del ciment en un 70% (les emissions de carboni per pila de formigó són d’uns 50 kg, mentre que les piles en espiral només emeten 15kg); En termes de selecció de cables, s’utilitzen cables d’aliatge d’alumini en lloc de cables de coure, aprofitant les propietats baixes en carboni de l’alumini (les emissions de carboni de producció d’alumini són un 60% inferiors al coure), mentre que compensen la diferència de conductivitat augmentant la zona transversal. Després d’adoptar aquestes mesures, les emissions de carboni durant la fase de construcció d’una central de 100 MW van disminuir de 8.000 tones a 5.000 tones.
La gestió del carboni durant la fase d’operació se centra en “electricitat verda per a l’autos ús”. Tots els vehicles de manteniment de la central són vehicles elèctrics, equipats amb instal·lacions de càrrega fotovoltaica in situ, per aconseguir emissions zero durant el procés de manteniment; Es seleccionen models d’alta eficiència i d’estalvi d’energia per a equips auxiliars com ara inversors i sistemes de control, reduint la taxa d’autoajustament de la central del 3% a l’1,5%. En una central fotovoltaica d’Alemanya, la instal·lació de sistemes d’emmagatzematge d’energia per emmagatzemar l’auto -ús elèctric redueix la compra anual d’electricitat de la xarxa en 50000 kWh, equivalent a reduir les emissions de carboni en 30 tones.
La funció de segrest de carboni de l’ús del sòl s’ha explotat completament. Plantar plantes de segrest de carboni (com ara alfals i buckthorn de mar) sota panells fotovoltaics poden proporcionar 1-2 tones de segrest de carboni per acre per any; Construeix cinturons de bosc de protecció al voltant de la central, selecciona espècies d’arbres de creixement ràpid i formen un ecosistema compost de “Bosc de la placa fotovoltaica+de l’aigüera de carboni”. La pràctica d’una central a Mongòlia interior, la Xina demostra que aquest model augmenta la capacitat global de segrest de carboni de la central un 20%, convertint -se en un suplement important per als actius de carboni.
3 Reciclatge retirat: el camí de la "reducció circular de carboni" per als panells fotovoltaics
El reciclatge normalitzat de panells fotovoltaics pot reduir significativament la petjada de carboni durant tot el cicle de vida. Un panell fotovoltaic de silici cristal·lí conté un 80% de vidre, un 10% de marc d’alumini, un 5% d’hòsties de silici i una petita quantitat de metalls com la plata i el coure. Mitjançant processos de reciclatge físic i trituració física i la taxa de recuperació de vidre arriba al 95% i la taxa de recuperació del marc d’alumini és del 98%. La gòsa de silici es pot purificar i reutilitzar als camps fotovoltaics o semiconductors. Les dades mostren que el reciclatge d’un panell fotovoltaic retirat de 250 W pot reduir les emissions de carboni de la producció de matèries primeres en aproximadament 150kg, equivalent a tres mesos de reducció de generació d’energia per al panell.
La utilització en cascada estén el cicle de reducció de carboni dels panells fotovoltaics. Els panells fotovoltaics jubilats (amb eficiència reduïda a menys del 15%) no són adequats per a centrals grans, sinó que es poden utilitzar per a escenaris de baixa potència com la il·luminació fora de la xarxa i les bombes d’aigua fotovoltaica. Una certa empresa a la Xina ha transformat 5.000 plaques solars retirades en sistemes de reg fotovoltaics rurals, ampliant el cicle de reducció de carboni de cada panell en 5 anys, equivalent a reduir les emissions de carboni del reciclatge i processament de 300 tones.
La innovació en la tecnologia de reciclatge redueix el consum d’energia durant el processament. El consum d’energia dels processos tradicionals de reciclatge és d’uns 100kWh/bloc, mentre que la nova tecnologia de piròlisi a baixa temperatura redueix el consum d’energia a 50kWh/bloc mentre redueix les emissions d’escapament. El sistema d’ordenació d’AI desenvolupat pel projecte “Cicle fotovoltaic” de la UE pot identificar automàticament diferents materials en panells fotovoltaics, augmentant l’eficiència del reciclatge tres vegades i reduint els costos de processament d’unitats un 40%.
La gestió de la petjada de carboni de les centrals fotovoltaiques és un aprofundiment de la definició de "energia neta": el verd veritable no només es reflecteix en l'etapa de generació d'energia, sinó que també recorre tots els enllaços des de la producció fins al reciclatge. Amb la millora del sistema de comptabilitat de carboni del cicle de vida complet i la popularització de les tecnologies de baix contingut en carboni, les centrals elèctriques fotovoltaiques s’actualitzaran des de “equips de generació d’energia de baixes en carboni” fins a “sistemes de reducció de carboni de cadena completa”, jugant un paper més central en el procés global de neutralitat de carboni.