生态大咖说

2016年526日,一米一LCA专家微信在线分享webinar第四期活动成功举办,此次活动一米一LCA与生态设计平台邀请到了三位具有丰富的LCA研究经验的嘉宾:中国环境科学研究院谢明辉博士、上海理工大学环境与建筑学院黄蓓佳博士、山东省科学院的杨东博士,在将近两个小时的时间里三位嘉宾为小伙伴们带来一场精彩的有关光伏组件生命周期评价研究及其在环境管理中的应用、多晶硅光伏组件出口贸易碳足迹分析以及中国多晶硅太阳能光伏组件的可持续性评价等一系列内容分享,这里我们将本次活动的精华为大家总结和分享,以飨未能报名参加分享的读者。


话题一:多晶硅太阳能光伏组件的可持续性评价,分享人:黄蓓佳博士

黄蓓佳博士将太阳能多晶硅光伏组件的生产划分为工业硅生产、多晶硅生产、多晶硅铸锭和切片、电池片生产、电池组装过程,对国内太阳能多晶硅光伏组件生产过程的环境影响、经济成本以及社会影响等开展了评价。

 

首先她介绍了多晶硅光伏组件生产阶段各个过程的环境影响。结果显示多晶硅生产、多晶硅电池片生产、电池组装这几阶段的环境影响相对较大。

 

为了更深入地探究环境影响的来源,她以气候变化为例剖析了多晶硅光伏电池组件的环境影响,结果表明气候变化影响贡献最大的是多晶硅生产阶段,超过气候变化影响贡献总量的50%以上,而通过物料分析得知引起气候变化的主要污染物是CO2,主要原因是电力和蒸汽消耗量较大。在电池组装过程中铝、塑料、玻璃等材料消耗带来的气候变化贡献高于电力消耗。而硅、铝、银、玻璃等材料的回收会带来明显的环境效益。

图 多晶硅光伏电池组件生产阶段气候变化影响来源识别

 

而后,她分享了针对多晶硅光伏组件生产阶段的经济成本分析,主要考虑了多晶硅生产、多晶硅铸锭和切片、多晶硅电池生产以及多晶硅电池组装这5个阶段的物料成本、劳力成本、电力成本和包装成本。结果表明多晶硅光伏电池生产阶段的成本比例最高。具体成本来源看,材料和劳力成本占总成本的70%以上。

此外,她还介绍了社会影响定量化分析结果,主要考虑了多晶硅光伏的生产对劳动岗位增加的贡献、对促进生产能力提高的贡献、对劳动环境文明程度的贡献、对劳动环境文明程度的贡献以及对劳动收入提高的贡献。分析的结果表明:与一般行业(贡献指数0.6)相比,多晶硅光伏组件生产的劳动岗位增加的贡献指数S11为0.75,比一般行业的劳动增加贡献较高,这可能是因为目前中国光伏产业处于迅速发展阶段,对劳动岗位的需求迅速增加;多晶硅光伏组件生产的劳动环境与文明程度评价值S12为0.52,说明多晶硅光伏组件生产偏劳动型;劳动收入提高的贡献 S13为0.6,说明组件生产总体人员劳动收入一般;多晶硅光伏组件生产的生产能力提高的贡献指数S14仅为0.269,说明多晶硅组件的生产能力提高的贡献有限,可能因为我国光伏产业利润空间有限和依赖补贴政策等原因。

话题二:多晶硅光伏组件出口贸易碳足迹分析,分享人:杨东博士

杨东博士分享了他博士期间开展的光伏组件贸易中碳足迹的分析研究,这一研究开展的目的是探究大量出口的光伏组件生产行业所产生的碳足迹在国内外分布的情况。由于传统的碳足迹核算不考虑地理分布的影响,而地理分布情况将影响光伏组件贸易中碳足迹的国内外分布,因而杨博士建立了考虑地理因素的碳足迹核算方法(如下图),并利用该方法建立了含有基础原材料和能源的数据库。

 

基于建立的碳足迹核算方法,对多晶硅光伏组件产业链开展了碳足迹分析,系统边界(如下图)考虑了产业链各个过程的国内外分布情况。


 

原材料方面,截止2012年,多晶硅的进口比例一直高于50%。此外,银浆、EVA等原材料进口比例也非常高,前者100%依靠进口,后者进口比例在70%左右。因而分析多晶硅光伏组件生命周期产生的碳足迹考虑国内外分布情况是很有必要的。

 

多晶硅光伏组件碳足迹分析结果表明从2003年到2012年国内碳足迹的比重不断上升,从80%升至89%。

 

进一步分析该碳足迹的来源得知:硅片生产工序带来的碳足迹贡献最高,其次是组装工序,而多晶硅提纯工序带来的碳足迹较小。(具体结果如下图)

最后,杨博士分析了从2003年到2012年多晶硅光伏组件出口量的变化情况,以及由此带来的总的碳足迹以及国内碳足迹情况。随着2003年到2012年多晶硅光伏组件出口量的增加,因而带来了总体的碳足迹的增加,其中大多数碳足迹产生在我国国内。

 

话题三:光伏组件生命周期评价及其在环境管理中的应用,分享人:谢明辉博士

谢博士利用LCA对多晶硅太阳能光伏组件的生产阶段开展了生命周期分析,并针对高纯多晶硅生产、多晶硅片生产、太阳能电池片生产以及光伏组件生产等四个关键过程分别开展了LCA分析,上述分析的系统边界划分情况如下图所示:

多晶硅太阳能光伏组件的生产阶段LCA研究的系统边界

 

高纯多晶硅生产过程LCA研究的系统边界

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

多晶硅片生产过程LCA研究的系统边界

 

太阳能电池片生产过程LCA研究的系统边界

光伏组件生产过程LCA研究的系统边界

 

谢博士以光伏组件为例介绍了分析结果:对1m2的光伏组件开展生命周期评估后得知光伏组件的生产阶段带来的环境影响情况(具体如下图):光伏组件的生产带来的主要环境影响集中于致癌效应、无机物对呼吸系统的损伤、气候变化以及由于电力消耗带来的化石能源的消耗。

而对比四个主要生产过程(高纯多晶硅生产、多晶硅片生产、太阳能电池片生产以及光伏组件生产)的环境表现可知:高纯多晶硅生产过程产生的环境影响贡献最大,其次是组件封装过程的环境影响,而后是硅片的生产,贡献最小的是电池片生产过程。分析环境影响的主要来源得出,电力的消耗是太阳能光伏组件生产阶段的主要环境影来源。

 

此外,通过分析还发现,太阳能光伏组件生产阶段的环境影响呈现明显的传递性,即原料生产产生的环境影响在每个具体生产过程的占比都比较高,即多晶组件的环境影响中七成多来自于电池片的生产过程,而电池片生产所产生的环境影响主要来自于其原料多晶硅片的生产过程,以此类推。

 

最后,谢博士还对造成环境影响的主要污染物进行了分析,得出:NOx和COD是造成环境影响的主要污染物。

 

基于以上的分析结果,谢博士提出了减少电耗和原料消耗是减低晶体硅太阳能电池环境的首要选择,减少酸性气体排放是减少污染物排放的主要环节。

 

交流与讨论

演讲结束后,群友们与三位专家开展了热烈的讨论和交流,下面小编将群友们的提问和专家的回答整理部分呈献给大家:

Ø 问题1:目前回收处理技术发展到什么程度?从事回收的企业受益能否覆盖成本?

黄蓓佳博士回答:回收方面国内还没怎么进行市场操作,在日本和德国有做,他们的回收技术和比例还不错。

 

Ø 问题2:未来有没有可能在国内生产清洁能源零部件能折算出一定比例额减排贡献,使我们国家的减排承诺更容易实现?

杨东博士回答:国际碳排放责任目前有几种模式,基于生产端的,基于消费端的以及生产者和消费者都考虑的,但目前国际规则是生产端的。

 

一米一LCA专家微信分享webinar是环翼利用微信群开展演讲分享与讨论的全新尝试,期望通过这种方式跨越时间和空间的限制,能够让忙碌的大家利用非工作时间开展交流与讨论。接下来,环翼还将邀请电子、化工、建筑等多行业领域的产、学、研多方人士分享他们在LCA研究和生态设计等方面的应用实践,也欢迎拥有LCA研究和实践经验的同行大咖们联系我们参加在线分享(Email: szx@1mi1.cn),也期待所有有志于产品绿色设计和可持续发展的企业、个人关注环翼的一米一平台,参加我们更多的的一米一微信交流活动。

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