要用全生命周期的視角來評價可再生能源，是呂某一直以來堅(jiān)持和貫徹的原則，也算得上是我以前文章里一個比較高頻出現(xiàn)的詞眼了。在一個產(chǎn)品的全生命周期中，生產(chǎn)階段往往極易帶來工業(yè)三廢（廢水、廢氣、廢渣），回收不善也會而對環(huán)境造成污染。與此同時，產(chǎn)品從制造到消費(fèi)到回收的全生命周期中，所有相關(guān)的活動產(chǎn)生的溫室氣體（主要指二氧化碳）也會通過增加二氧化碳排放、加劇氣候變化，從而對全球的環(huán)境造成影響。就電力而言，表面上我們用的每一度電在消費(fèi)環(huán)節(jié)是沒有區(qū)別的，但在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不同能源來源決定著每一度電背后不同的環(huán)境影響。

今兒呢，呂某就打算和大家從全生命周期視角，來看看風(fēng)電光伏的碳足跡。

風(fēng)電光伏碳足跡到底有多少？先來看風(fēng)力發(fā)電。一般來說，風(fēng)電機(jī)組部件、變電站、運(yùn)輸過程、建筑建設(shè)工程、運(yùn)營維護(hù)和拆解處置這六個環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生一定量的碳排放。對于風(fēng)電的碳足跡，挪威科技大學(xué)教授Arvesen和Hertwich在其2011年的研究中進(jìn)行了估算：在風(fēng)力發(fā)電的全生命周期里，其碳足跡是每千瓦時19克二氧化碳當(dāng)量（gCO2e / kWh）。在國內(nèi)外近年不同的研究或者技術(shù)中，存在13克左右的偏差。

但如果要深究風(fēng)電全生命周期中具體哪一個環(huán)節(jié)帶來的碳排最多，目前學(xué)界怕是難有定論，畢竟大家計(jì)算方法和考察的的不同。

舉個例子，華中科技大學(xué)講師Yang在2011年的研究中稱，風(fēng)電全生命周期中排放的溫室氣體總量中有67%的溫室氣體排放來自建筑建設(shè)，比如生產(chǎn)階段和建設(shè)階段的建筑材料、線路安裝工程，30%來自于風(fēng)機(jī)制造，而由于運(yùn)營維護(hù)造成的溫室氣體排放僅占3%。而北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境模擬與污染控制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士戢時雨, 高超等人在2016年的研究中，把風(fēng)電建設(shè)和運(yùn)營中所導(dǎo)致的植被固碳量的變化、運(yùn)行和調(diào)峰所產(chǎn)生的電耗和碳排計(jì)算在內(nèi)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)電運(yùn)營中的碳排所占比例最高。

再說光伏發(fā)電。按照歐盟委員會產(chǎn)品環(huán)境足跡計(jì)算方法，光伏的上游制造環(huán)節(jié)占據(jù)了光伏全生命周期碳足跡的80%到95%。根據(jù)光伏板材料的不同，光伏的碳足跡也不同。常用的三種太陽能光伏系統(tǒng)和一些先進(jìn)的太陽能電池有無晶硅，單晶硅和多晶硅三種，挪威科技大學(xué)研究員Sherwani，Usmani和Varun三人在2009年的一篇論文總結(jié)了之前所有光伏全生命周期研究，發(fā)現(xiàn)在過往的研究里這三種的碳足跡分別是在15.6–50克，44–280克和9.4–104克每千瓦時（gCO2e/kWh）的范圍內(nèi)。

應(yīng)該怎如何看待風(fēng)電光伏的碳排放？獨(dú)立的數(shù)字，是抽象而絕對滴~我們需要把風(fēng)電光伏的碳排放到能源領(lǐng)域的大環(huán)境里進(jìn)行比較分析。

挪威科技大學(xué)研究員Anders Arvesen在其2012年發(fā)表于《可再生和可持續(xù)能源通訊》雜志的論文中把不同能源的全生命周期的碳排放做了一個對比（見下圖）。能夠看出，同燃煤發(fā)電和天然氣發(fā)電的度電碳排放相比，風(fēng)電、光伏，以及水電碳排放都極低。

上邊的碳足跡對比是現(xiàn)有技術(shù)的對比，挪威科技大學(xué)研究員Michaja Pehl等人2017年在《自然-能源》雜志上發(fā)表的研究測量了不同的發(fā)電方式在2050年的全生命周期碳足跡，這個研究預(yù)測了在2050年全球升溫控制在2攝氏度的情景下，這些發(fā)電技術(shù)在碳足跡上的變化和進(jìn)展。

Michaja Pehl等人還在研究中表明，在考慮到了制造，建筑和燃料供應(yīng)環(huán)節(jié)的排放后，風(fēng)電光伏的碳足跡比含碳捕獲存儲（CCS）的燃煤或天然氣發(fā)電依然要少許多倍。研究計(jì)算出，太陽能電廠的全壽命周期間產(chǎn)生的每千瓦時電力的排放足跡為6克二氧化碳當(dāng)量（gCO2e/kWh），而風(fēng)力為4克。相比之下，加了CCS設(shè)備的燃煤發(fā)電全生命周期的碳足跡為109克，加了CCS設(shè)備的天然氣發(fā)電為78克，水力發(fā)電為97克，生物能源為98克——它們的碳足跡均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)電和光伏。如果要達(dá)成巴黎協(xié)定的氣溫控制在2度的目標(biāo)的話，2050年世界的全球平均電力的度電碳排放目標(biāo)應(yīng)為15克。

因此，在減緩氣候變化的大背景下，碳足跡更小的可再生能源才是我們的不二之選。

參考資料：Arvesen, A., & Hertwich, E. G. (2012). Assessing the life cycle environmental impacts of wind power: A review of present knowledge and research needs. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(8), 5994–6006.
Pehl, M., Arvesen, A., Humpen?der, F., Popp, A., Hertwich, E. G., & Luderer, G. (2017). Understanding future emissions from low-carbon power systems by integration of life-cycle assessment and integrated energy modelling. Nature Energy, 2(12), 939–945.
Akorede, M. F., Hizam, H., & Pouresmaeil, E. (2010). Distributed energy resources and benefits to the environment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(2), 724–734.
Sherwani, A. F., Usmani, J. A., & Varun. (2010). Life cycle assessment of solar PV based electricity generation systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(1), 540–544.
戢時雨, 高超, 陳彬, 李勝男. 基于生命周期的風(fēng)電場碳排放核算[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(4): 915-923.
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