迈向可持续太阳能

双重用途太阳能和储能在循环经济中的机遇 “随着太阳能产业的发展，我们将看到通过整合农作物和牲畜等农业元素，太阳能开发变得更加智能和可持续。 Enrico VialeEnel北美负责人 Contents 行业基线施工方案8改进的发展前瞻性考虑9 一种决策支持工具更好地告知决定15 可持续发展之间的区别能源和可再生能源17 Credits Arup和Enel是循环经济领域的全球领导者，都是Ellen Macarthur基金会多年的活跃成员。此次合作旨在推动整个行业的发展，并在包括2019年发表的Circle - E论文在内的先前联合研究的成功基础上，推动整个行业的发展。 Enel North America已将两用太阳能确定为改善公用事业规模太阳能循环性的关键支柱，并共同资助了这项联合研究，以实现更好的结果。 前言 北美有潜力在可持续太阳能生产方面引领世界-通过提供太阳能开发，增强土地，并由对社会，经济和地球产生积极影响的材料建造和设计。 土地对可再生能源和提供生态系统服务和农业的“双重用途”利用了积极影响 可持续太阳能定义 迅速加快可再生能源投资。我们对文献的回顾和对工业界人士的采访表明，双重用途战略有望增加能源生产，同时支持创造新的传粉媒介栖息地和农业服务，从而加强农村经济和再生当地生态。 维持生命周期发展战略，以维护联合国可持续发展目标，并整合创造共享价值（CSV）和循环经济原则。这确保了与感兴趣的各方的持续对话在社会和经济背景下，为了定义有效的长期价值创造的技术生态协同作用。 presents significant potential for positive impact in the economy and for landuse. The billion of dollars invested in sourcing materials necessary for NorthAmerican solar energy development presented an additional opportunal to shapea circular economic that 认识到可持续能源的机会规模，Arup和Enel合作研究了如何改善双重用途和材料采购并实现更大的循环经济或循环性成果。这项工作包括领先的循环经济专家和太阳能行业专家的投入。 这里总结的调查结果概述了整个行业在未来几年中如何发展，以及领导者如何不仅为他们的业务和资产，而且为环境和农村社区服务，从可再生能源转变为可持续能源。 这项工作旨在帮助行业同行，社区，挑剔的可再生能源购买者以及政策制定者之间的共享对话和合作。我们感谢以下合作伙伴的时间和见解的投入和贡献：国家可再生能源实验室（NREL），蜜蜂和蝴蝶栖息地基金会以及明尼苏达州原住民景观。 493亿美元 仅在2020年就投资于美国的可再生能源。这可以用来改善我们的环境并支持我们的农村经济。4 循环经济&实用规模太阳能+存储 传统上，自然资源的消耗和使用遵循线性方法（获取-使用-处置）。材料的来源，消耗和处置，通常很少考虑外部影响，并且只关注流程的优化。在循环经济中，相互关联的系统得到了优化，而不是单一过程，从而带来了共享利益和价值提升的机会。随着稀缺性的增加以及意识和知识的增加，循环性正在成为一种低成本和高收益的方法。可再生材料受到重视，能源得到保护，自然系统得到恢复，废物得到消除。材料，产品和组件在循环中进行管理，使它们在系统中保持在最高的内在价值。 太阳能是循环电力系统的基础，提供可再生能源。然而，如果设计或管理不当，并从整体上加以解决，太阳能仍可能导致废物和整个生命周期中产生的其他影响。截至2020年底，美国太阳能光伏（PV）总装机容量达到88.9GW，足以为1640万个美国家庭供电。 要实现循环经济的潜力，就需要应用一种不仅针对速度和直接成本进行优化的透镜，而且还包括在价值链中可以实现的更广泛的利益。循环经济模式解决了社区，地球和经济的可持续发展需求，为企业提供了竞争力，创新和创造就业机会方面的非凡机会。反过来，这将为公司、客户和社会创造价值。 作为循环经济的领导者和世界上最大的私人可再生能源企业，Enel的循环经济支柱被Arup应用于评估迈向可持续太阳能的机会（见下页）。 世界上最大的可再生私人玩家 Enel Green Power在全球运营超过49GW的可再生能源发电。 Enel循环经济的五大支柱 Enel定义了五个支柱，描述了循环经济的主要重点领域及其应用方法： 1.循环输入:基于可再生能源或以前生命周期的投入的生产和使用模型(再利用和回收) 2.延长寿命:旨在延长其使用寿命的资产或产品的计划和管理方法（例如：通过模块化设计，简化维修和预测性维护） 3.产品即服务：a 4.共享平台：由产品、商品或服务的多个用户访问的共享管理系统 5.新的生命周期：在与其他原则的协同作用下，所有解决方案都旨在通过再利用、再生、升级循环或回收利用来保持商品在生命周期结束时的价值。 三个视角 Arup和Enel开发了三种视觉表达式来定义机会-行业基线，改进的发展和太阳能的未来（图1，图2和图3）。 行业基线建设方案 行业标准惯例优先考虑上市速度和基本合规性 具有前瞻性考虑的改进发展 采取措施应用循环经济原则在北美有好处 太阳能的未来 成功应用循环经济原则过渡到可持续能源 农业生产力与太阳能 •在面板下种植土地可以创造产品，如羊毛，肉类，棉花，水果，蜂蜜或蔬菜，直接和间接支持当地经济•农业可以消除机械割草的需要，如果设计正确，将降低太阳能的运营成本（例如，食草者消耗草） 材料的可持续采购 我们的工作发现，通过与更广泛的价值链的更多接触，有机会改善对太阳能行业所用材料中的碳和生态毒性的跟踪。 体现碳 具体碳是指与项目的非运营方面相关的二氧化碳当量（CO2e）或温室气体（GHG）排放。公用事业规模太阳能开发中的大部分GHG排放发生在材料和模块制造的上游（图4）。 创新的采购策略 Enel利用一种称为“k - factor ”的创新指标来考虑成本和技术规范之外的其他可持续性标准，包括具体碳。这激励制造商提高他们的环境证书。 为了减少项目的含碳量，重要的是要了解在项目生命周期的每个阶段可以通过供应链改进或通过应用其他循环经济原则（例如产品寿命延长）进行哪些更改。 生态毒性 生态毒性是指有毒物质排放到空气、水和土壤中对生态系统的影响。材料在使用之前、期间和之后会影响环境和人类健康。为了更好地了解如何最大限度地减少或消除生态毒性， The team studed the material breakdown of different components such asphotovate panels. Although life cycle assessment (LCA) methodologicaldifferences present a challenge for comparison across 不同的特定产品和场地基线条件因地点而异，确定了一般机会，并可实施项目特定的设计增强措施。 •由于铅和铬等物质以及制造过程中产生的腐蚀性化学物质，在制造和寿命终止处理期间最有可能发生的影响。•如果模块损坏，PV渗滤液也是一个问题。•晶体硅片生产产生有害废品。•在制造和寿命结束期间的不当处理和处置可能导致对人和生态系统的暴露。 最小化生态毒性 通过与制造商合作，可以避免有毒材料，而不会损害能源生产。例如，碲镉已被禁止在Enel太阳能发电厂上使用。 Transparency helps to drive change throughout a product ’ s supply chain. By callingfor transparency in sourcing and manufacturing methods, Enel leversed itspurchasing power to send a signal to the market that better chemical content intsinformation is important 通过延长寿命或通过在价值链中循环材料来最小化生态毒性影响。 双重用途 当太阳能发电厂或太阳能发电场占用的土地提供了除可再生能源发电以外的额外土地价值时，就会出现两用太阳能，无论是农业还是提供生态服务，例如传粉者栖息地或流域保护。这为土地提供了产生额外的经济，社会和环境效益的机会，同时降低了开发和运营管理的成本。 传粉者添加每年给美国经济带来2000亿美元美国农业部估计，传粉者提供了2000亿美元的每年的生态系统服务美国。7 两用太阳能与Enel循环经济的五大支柱非常吻合（图6）。 传粉者 传粉者通过使超过80％的开花植物能够繁殖，在当地生态系统和水果种植中起着至关重要的作用。美国农业部估计，传粉者每年在美国提供2000亿美元的生态系统服务。7种植有利于传粉者的种子混合物可以使太阳能农场向周边地区提供生态系统服务。Eel的经验表明，与需要昂贵的除草剂和频繁割草的砾石或其他草选择相比，成功选择本地传粉者栖息地可以同时将维护成本降低多达70％。 光伏项目可以支持生态系统健康 通过选择本地传粉者而不是其他传统的传粉者 环保的方法与行业标准的地面覆盖选项，维护成本可以减少多达70％。 碳封存和侵蚀控制通过各种技术改善土壤管理可以确保土壤封存物随时间增加碳的量。通过采用考虑土壤健康的农业或土地管理实践，土壤可以成为碳汇，增强太阳能开发的脱碳效益。 多年生草，根深蒂固的系统防止降雨和风的侵蚀减少，避免了多余的养分，如遗留磷移动到水道10. Agriculture 北美农业是农村社区经济的支柱，也是提供有弹性的国内粮食生产的重要部门。农业与太阳能的深思熟虑的融合为产生新的商业模式和增值产品提供了机会，并支持生态，农业和其他领域的学术研究的发展。 加强农村社区 光伏电站及其周围的农业和土地管理以及相关的价值链活动可以为当地社区创造更多机会。 两用商业模式在技术，生态，农业和当地经济之间建立了联系和互利的关系，包括土地，食物，水和建筑环境。 该团队确定了将农业，传粉媒介栖息地和其他生态系统服务与太阳能相结合的多种选择（表1背面）。 一种决策支持工具，可更好地为决策提供信息 在开发的早期阶段，重要的是要明确与许多不同的两用太阳能选择相关的可用性，好处，缺点和风险。这种理解是告知决策者的关键，以便他们能够实现提供最大总社会价值并拥有积极商业案例的结果。Arp和Eel正在与行业中的利益相关者合作，开发一种决策支持工具，提供这种洞察力，同时还协助交付两用太阳能成果（图7）。 通过早期决策和参与推动成功 两用太阳能的成功取决于所有利益相关者的早期参与，以实现最大利益。 可持续能源与可再生能源的区别 可持续能源对当地社区和环境的长期好处可能是巨大的，但是如何才能知道太阳能场地是否真正可持续呢？在一个本质上是“绿色”的行业中，很难区分。 坚持可持续的商业模式和循环经济原则是迈向可持续太阳能的基础。此外，基于性能的标准，如Envision评级系统，为项目开发商提供了一个透明的，第三-考虑整体项目影响并考虑循环和双重用途的方框架。 鉴于北美太阳能的增长前景，土地所有者，开发商，电力购买者和其他有关方面应尽早参与，以评估和了解将为当地经济，环境和社会带来最大价值的双重用途特征。 行动的呼吁 两用太阳能提供了改善北美土地、环境和农村经济的机会。改进和可追溯的材料采购提供了从道德上采购的机会，并通过减少生态毒性和具体碳来利用太阳能的脱碳优势。透明度和所有利益相关者在此过程中的明智选择是关键。客户可以要求可持续能源选择。土地所有者可以要求双重用途的开发建议。开发人员，设计师和承包商可以找到创新的新方法来实现循环性和