GBA Logo水平 脸谱网 LinkedIn 电子邮件 Pinterest 推特 Instagram YouTube图标 导航搜索图标 主搜索图标 视频播放图标 加上图标 -图标 图片图标 汉堡的图标 关闭图标 排序
客人的博客

探索太阳能的“黑暗面”

全可再生能源的未来仍然面临挑战,但答案已经浮出水面

用太阳能电池板覆盖停车场可以生产该国目前电力需求的40%。图片来源:Kevin Dooley /Cc by 2.0Flickr /

到2050年在美国实现全可再生电网是实现全球气候目标的关键组成部分。太阳能将是这一努力的关键贡献者。但是,太阳能也有“阴暗面”,基于各种理论计算,它越来越多地出现在新闻中。黑暗的一面包括需要在垃圾填埋场丢弃数百万用过的过时的太阳能电池板。它包括间歇性的问题,这是因为太阳能通常在需求低的时候产生最多的能量。它还包括在数万英亩潜在的可用土地上安装太阳能收集器,使这些土地无法用于住房或农业。让我们来看看太阳能未来面临的每一个挑战,并探索一些解决方案,为黑暗带来光明。

太阳能电池板和电池将堵塞垃圾填埋场

国际可再生能源机构(IRENA)“预计到本世纪30年代初,每年(太阳能电池板)将产生大量废物”,到2050年可能达到7800万吨。据预测,随着太阳能电池板效率的提高和成本的降低,许多人将在预期的30年有效服务前几年更换现有的太阳能电池板。理论上,早期更换可能会造成50倍以上的浪费比IRENA预测的要少4年。到2050年,这可能导致大约31.5万吨太阳能电池板废物。

解决方案:首先,在30年之前,大多数人不太可能急于更换太阳能电池板,因为那时太阳能电池板的运行能力仍超过其原始产能的70%。从长远来看,必须对太阳能电池板以及我们经济中所有其他处置材料实施生命周期评估(LCA)和回收。的韩国能源研究院在这方面取得了很大的进展。他们已经开发出从废弃的太阳能电池板中100%回收玻璃的技术,并将80%的其他材料转化为高效太阳能电池。他们现在正授权一家太阳能电池板制造商将这一工艺用于商业用途。

在欧盟,回收责任是根据制造商目前的市场份额分配给他们的。生产商的回收费用已经包含在太阳能电池板的价格中。现实的希望是,改进的回收技术和策略将使回收有利可图,从而避免政府监管和收费的需要。电池LCA这对于成功利用太阳能实现我们的气候目标至关重要锂离子电池要比化石燃料对碳的影响低得多,而且这个数字正在下降。LCA、循环利用以及为电池和太阳能电池板创造“循环经济”将大大减少对大规模采矿作业的需求,同时减少或消除将它们倾倒在垃圾填埋场的需求。

间歇性会降低太阳能的价值

由于太阳能在阳光照射时产生能量,目前在早晨和晚上的能源使用高峰时段,它对电网的贡献很少或没有。这导致需要天然气发电厂来填补这一缺口,并可能降低能源消耗太阳能发电厂的投资回报因为当电力需求减少时,它们可能会产生过剩的电力,从而导致更低的价格。这可能会阻碍我们实现全球气候目标所需的太阳能发电厂的发展。

解决方案:用于家庭、企业和公共事业的电池已经出现了更符合成本效益,以满足短期高峰需求.为了经济生产,人们正在做大量的工作绿色的氢从过剩的太阳能发电到用电高峰。智能电网、智能住宅和建筑、智能电器以及高峰时段定价的结合,将鼓励在能源充足的非高峰时段为电动汽车充电、洗衣服和加热水。电动汽车正在开发中,其电池可以作为家庭和电网存储这样就可以在不增加或很少增加成本的情况下增加电池存储。

太阳能农场取代了农业和住房

据估计,平均太阳能农场每英亩能产生35.7万千瓦时.这一估计值将取决于该地区的纬度、云量和积雪量等因素,以及收集器本身的功率和与最终用途的距离。美国目前使用close to每年4万亿千瓦时的电力.如果100%使用太阳能发电,那么太阳能电池板的占地面积将超过1100万英亩(17000平方英里),这比我们许多小州的面积还大。

解决方案:没有必要把所有的太阳能设施都建在陆地上,尤其是那些有更好用途的土地上。美国有80亿平方米的屋顶适合太阳能发电——能够产生1400太瓦的电力足以满足美国目前40%的电力需求.有新增90亿平方米的停车场这可能适合遮阳与太阳能集热器生产另外40%的电力需求。某些农作物在太阳能收集器提供的部分荫凉下生长良好.屋顶太阳能产生的能量更接近使用的地方,减少了对浪费能源的昂贵的长输电线的需求。

太阳能电池板的效率正在提高,因此在更小的面积内产生更多的电力。水电和近海风能对可再生能源的贡献将进一步减少对太阳能的需求。使用这些方法,土地使用将不再是问题。

全电动将使太阳能所需的土地增加一倍

上述估计数字并没有考虑到使激动现在运动以及电动汽车的广泛采用,包括汽车、卡车、公共汽车和公共交通车队。此外,绿色氢气将由可再生电力生产。根据普林斯顿大学的一项研究,如果我们把所有东西都电气化,到2050年,我们的用电量可能会增加一倍以上。这将需要太阳能的巨大扩张,这可能会占用大量用于住房和农业的土地。

解决方案:如果所有的新建筑和住宅都按照零能耗或被动式住宅标准建造,现有建筑在零能耗的道路上进展顺利,那么全电动住宅和建筑的电力需求将大幅减少。屋顶太阳能收集器将减轻公用电力的负担。新型电动汽车的皮肤上也可能有太阳能收集器。热泵、暖通空调和水加热系统的效率提高将补充太阳能电池效率的提高。

可再生能源驱动的未来正在路上

虽然在通往完全可再生能源系统的道路上还面临着一些严峻的挑战,但有很多潜在的解决方案。由于数以千计的小型技术创新,向主要基于太阳能、全可再生能源的经济转变的理论挑战正在得到解决。我们都可以通过创造对现有产品的需求来加快这一进程——太阳能电池板、电池存储、热泵、“智能”电网感知电器、电动汽车,以及全电动零能源或被动式住宅和建筑。随着需求的增长,创新将会增加,价格将会下降,从而导致普遍采用零能耗生活方式。我们所需要做的就是把我们的光芒照耀在挑战上。


乔·埃默森(Joe Emerson)是零能源计划T,本文首次发表的地方。经允许转载。

23日评论

  1. nickdefabrizio||# 1

    伟大的文章。这种情况需要许多解决方案,每个方案都有助于实现目标。另一个你没有过多提及的领域是节约:提高效率,减少浪费,特别是在石油和天然气产品方面,采用在燃料和材料使用方面效率更高的制造工艺。

    至于使用过的还有一些寿命的太阳能电池板,它们相对较轻,易于运输。我知道在非洲的一些农村,如果有人捐赠的话,他们会很想拥有它们。美国政府应该在更大范围内为这种贸易提供便利。

    1. capecodhaus||#2

      我喜欢你提到的所谓保护。这似乎从来都不是优先考虑的事情。这个方法似乎更像是,我们的低效行为能有多高效?如果我们只是集体努力,我们能节约多少将是令人难以置信的。

      我可以预见,美国政府未来会把装满二手电池板的集装箱运往第三世界国家,在这些集装箱的后面,有足够的空间来存放武器和其他违禁品,供出价最高的人使用。免费送货。

      1. nickdefabrizio||# 3

        我会记住这句话:“我们低效的行为能变得多高效?”我必须承认,思考如何制造东西、设计东西和酷炫的新玩意儿更性感。但有时你不去建造或购买的东西对环境来说是最好的。这就是为什么64岁的我从来没有拥有过一辆新车的原因之一(当周围有好的二手车时,我为什么要拥有一辆新车)。

        我希望你对运输武器的冷嘲热讽是没有根据的,但历史确实表明这不是没有必要的,可悲的....我与中非合作,有时也在中非工作的原因之一是,美国似乎已经抛弃了它,但我们这个星球和人类的未来在很大程度上取决于这个地区以及生活在那里的人们能否以公平和可持续的方式繁荣发展。希望未来我们能够在军事考虑之外的基础上建立良好关系。

      2. charlie_sullivan||# 4

        你让我估计了一些数字。美国大约有3亿个太阳能组件在运行,平民拥有大约4亿支枪。增长率分别约为6000万株/年和1800万株/年。

      3. GBA编辑器
        Kiley雅克||# 22

        詹姆斯,

        我真的很重视你的观点:“……我们低效的行为能有多高效?如果我们共同努力,我们能节约多少……”这让我想起我正在读的劳埃德·奥尔特的书《1.5度的生活方式》,你可以略读一下在这里.从本质上讲,劳氏要传达的信息是,我们都有责任在个人层面上采取应对气候变化的行动,重点应该是充足,而不是效率,也就是说,学会用更少的资源生活,而不是让我们低效的行为变得更高效。这也是我的座右铭。

  2. jason_v||# 5

    “世界气候目标”,减去中国、印度和你指的每一个发展中国家。

  3. jason_v||# 6

    你关于人们会负责任地使用旧太阳能电池板的猜想是一个幻想。https://www.nytimes.com/2019/05/12/climate/electronic-marvels-turn-into-dangerous-trash-in-east-africa.html

    1. nickdefabrizio||# 8

      不,问题不在于电池板,而在于电池,这些问题都是可以解决的。此外,这主要是在拥有许多电子设备的大城市出现的问题;而不是在我工作的农村,那里几乎没有浪费。仅仅是在当地学校运行几台连接到现有3G网络的电脑或智能平板电脑的能力,就能对孩子们产生巨大的影响,让他们有能力了解这个正在侵占他们村庄但没有给予他们足够资源的世界。

      1. tillalb||# 9

        感谢您没有愤世嫉俗,感谢您对那些可能不那么明智的人保持耐心。愤世嫉俗比乐于助人容易得多,因为乐于助人的人很容易失望。

        对于你的观点:当然,贫穷国家的人们会很容易地使用过时的技术,就像他们一直做的那样,如果它可以用于旧汽车/手机等,那么它当然可以用于旧的太阳能电池板。

        1. capecodhaus||# 10

          第三世界永远接受二手物品。尽管这看起来很好,但它确实强调了一个事实,即我们生活在一个由少数人控制的星球上,没有人人平等,消费为王。

          想象一个没有第一世界和第三世界的星球。一个不以炫耀性消费为基础的星球,没有权利和控制的分级系统,所有人都有公平和目标。

          模仿第一世界的行为并不是这个星球可持续未来的答案。每天有80亿人试图加入它的行列,但这行不通。我们需要根本性的转变。

          1. tillalb||# 11

            使用旧的太阳能电池板并不是“模仿第一世界的行为”。我宁愿生活在乌托邦里吗?绝对的。既然这不是一个选择,让我们试着以一种合理的地球友好的方式生活。如果你想让世界更公平,就像OP一样,很好。我只是不明白为什么有人对他的建议有意见,他建议把旧的太阳能电池板送到贫穷国家,而不是扔掉。

          2. nickdefabrizio||# 13

            实际上,我的经验是,生活在资源匮乏的地方的人通常都能很好地管理他们所拥有的环境和资源,如果他们有合理的机会选择一条好的道路,而不是被外部压力逼着选择错误的道路。他们实际上比西方人更有可能做得更好。前面提到的一个很好的例子是,我在中非支持的组织经常雇佣偷猎者来帮助我们建造的幼儿园做饭和分发食物,我们还为这些人提供其他工作,部分原因是这样可以让他们远离偷猎,部分原因是他们通常是非常熟练的人,他们很乐意放弃偷猎,以获得更高效和可持续的生计。他们比任何人都清楚,随着动物的消失,偷猎是不可持续的。只是给他们一个替代职业的机会,这是一个帮助环境和帮助村里的孩子的好方法。

    1. doug_horgan||# 20

      同意,一般来说……它复杂、昂贵,目前被那些依赖易燃气体管道的人积极用作一种绿色清洗策略……但它可能会有一个储存廉价太阳能产生的能量的地方。

  4. 用户- 7688527||# 12

    哇,难怪我们找不到前进的方向。对话内容从试图通过可持续能源和环境保护来拯救地球,到用集装箱船走私武器。如果我们能利用这些负能量,我们就什么都做不了了。
    关于已耗尽的面板的潜在问题的翔实文章。这个问题虽然重要,但比燃烧化石燃料的后果更容易解决。

    1. nickdefabrizio||# 14

      这里有一些正能量。这是我们在卢旺达班达村资助的医疗中心,距离最近的铺路路有两个小时的路程,这个村庄除了几块太阳能电池板外没有电。都是手工完成的。看看这建筑工程有多好。由当地工匠…高质量的混凝土是用低含量的波特兰制成的(尽管冻融循环不是问题),木板是手工从当地(虽然不是土著)桉树上锯下来的

      1. 专家成员
        马尔科姆·泰勒||# 15

        尼克,

        做得好!

        1. nickdefabrizio||# 16

          谢谢!…但我们只是提供资金——当地村民提供辛勤劳动和技能。这是一张锯木工用老式方式将硬木锯成木材的照片——我想我在之前的帖子中提到过这一点

      2. ktim||# 23

        那是美丽的!

    2. 删除||# 18

      “删除”

    3. 删除||# 19

      “删除”

  5. 用户- 6846716||# 17

    你有编辑吗?你为什么不保留一个普通的数学参考?首先是英亩,然后是平方米,千瓦,太瓦拜托,伙计,这太可悲了。吻! !

    1. doug_horgan||# 21

      我同意如果平方面积的数字是相同的单位会更好!
      FWIW,这篇文章说将需要1100万英亩的太阳能电池板。后面提到的80亿平方米的屋顶和90亿平方米的停车场,加起来约400万英亩。如果我没算错的话。

登录或创建一个帐户发表评论。

相关的

社区

最近的问题和回答

  • |
  • |
  • |
  • |
Baidu
map