一项新的研究指出,过去40年间,太阳能电池板累计产生的清洁电力将很快偿还使全球目前安装的230吉瓦(GW)太阳能所需的能源债务。有多少化石燃料能源被用来生产这种新的清洁能源。
累积安装的太阳能光伏(PV)容量已从1975年的不到1兆瓦(MW)增长到2015年底的全球230 GW,增长率约为45%。与往常一样,合法地提出了关于多少化石燃料能源被用来生产和运输如此多的太阳能以及这种制造和运输所产生的温室气体排放的担忧。
荷兰的研究人员着手解决这一难题,方法是分析与太阳能光伏生产相关的能源需求和温室气体排放的发展。作者依靠几种不同的数据来源进行研究,这些数据发表在《自然通讯》杂志上:
有关累计装机容量(CIPC)发展的历史数据,包括光伏技术市场份额调查期间的光伏成本数据预测CIPC和光伏技术市场份额发展的预测期间内光伏的生命周期评估(LCA)结果该研究分析了基于单晶硅和多晶硅的系统,并收集了1976年至2014年之间进行的40项生命周期评估研究的结果。(具有完整方法的完整研究可在此处免费阅读。)
研究结果表明,“光伏生产的能源需求和[温室气体(GHG)]排放均存在强烈的下降趋势,并且这些趋势遵循经验曲线定律。”具体而言,该研究得出的结论是,每安装一倍的太阳能光伏发电量,能源使用量将相应减少13%和12%(分别为单晶和多晶),并使温室气体足迹减少17%和24%。
因此,考虑到最坏情况下的太阳能光伏性能情景以及模型不确定性,太阳能的盈亏平衡点发生在2017年的净能源使用量中,2018年发生在避免温室气体排放量上。但是,作者指出,很可能已经在2011年偿还了累计能源使用量和温室气体排放量。
还必须指出的是,作者认为,由于近年来太阳能光伏产业的快速发展,太阳能产业已成为临时的净一次能源汇和温室气体的临时排放者。这可能是由于太阳能行业以如此之快的速度安装太阳能,以致其制造的能源无法迅速偿还生产债务。但是随着太阳能产业的成熟和太阳能安装率的提高,任何临时的能源吸收或温室气体排放都将很快地由发电来解决。
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