迈向可持续太阳能

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 图片来源：EnelGreenPower的Aurora太阳能农场，MN “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。 EnricoVialeEnel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EllenMacarthur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。 EnelNorthAmerica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。 迈向可持续太阳能|2021年4月第3页 迈向可持续太阳能|2021年4月 Page4 图片来源：EnelGreenPower的Aurora太阳能农场，MN 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 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。 presentssignificantpotentialforpositiveimpactintheeconomyandforlanduse.ThebillionofdollarsinvestedinsourcingmaterialsnecessaryforNorthAmericansolarenergydevelopmentpresentedanadditionalopportunaltoshapeacirculareconomicthat 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。 可持续太阳能定义 ： 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。 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 EnelGreenPower在全球运营超过 49GW的可再生能源发电。 T I S 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 100%可再生能源取代传统能源减少对环境的影响 常规施工活动可加快安装速度定期机械割草和除草 在方便的地方回收材料弹性种子混合物“保证生长” 压实土壤导致土壤健康状况差，土地恢复时间长 太阳能安装材料 主要处理在垃圾填埋场 退役后恢复土地 图1-行业基线 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 减少有毒化学品，并在材料选择和合同中考虑可持续性 •优先供应链采购 (例如,不含碲镉) •回收的目标是填埋回避。 土地所有者和当地社区重视土地对农业，经济和生态的额外贡献 生态多样性和生产力提高 •在场地周边鼓励传粉者 •与水体的50英尺缓冲距离 •土壤压实最小化 •当地农民看到了增加的好处传粉者 •项目退役后将土地归还生产用途 基于性能的标准、记分卡和公共标牌 •设想验证和奖励级别 •特定状态的传粉者记分卡 拥有成本的潜在降低 •由于本地种植缓慢，机械割草成本降低 •设计师考虑植被管理 能源和水的运营绩效提高 •双面面板提高产量并减少土地占用 •结合电池存储用于电网集成，提供更大的弹性和使用时间输出 •现场能耗降低30% •用水量减少50% 图2-改进的开发 太阳能的未来 成功应用循环经济原则过渡到可持续能源 更快的碳ROI和减少的具体碳 •几乎消除了有毒化学物质 •增强与价值链合作伙伴的循环性 •高价值的下辈子机会-第二人生 能源、水和废物运营绩效提高 •70-100%降低能耗 •用水量减少75-95% •垃圾填埋场减少95% 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 ） 基于性能的标准、记分卡、公共标牌和外部参与 •设想验证和奖励级别 •特定状态的传粉者记分卡 •教育中心和/或信息亭 生态多样性和生产力提高 •较窄的地基增加了生长面积 •将设计集成到现场以最大程度地减少现场干扰 •与水体的缓冲距离增加 通过土地所有者和社区伙伴关系创造长期共享价值 •共同创造创新解决方案带来积极的外部性 •经济、教育和环境 为所有利益相关者产生利益 •到退役时，土壤质量得到了实质性改善 挑剔的客户购买可持续能源而不是只是可再生能源 •ESG注意事项对客户越来越重要 持续改进可持续性成果 •开发结束时的反馈循环 图3-太阳能的未来 迈向可持续太阳能|2021年4月 Page11 图片来源：EnelGreenPower的Aurora太阳能农场，Mn 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）。 PV的生命周期 GHG 排放/废物 能源/原始材 料 处理 物流 制造 交通运输 安装 使用 处置 图4-公用事业规模太阳能开发的具体化碳。 大多数排放发生在材料生产过程中，但被结转。 创新的采购策略 温室气体排放量 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， Theteamstudedthematerialbreakdownofdifferentcomponentssuchasphotovatepanels.Althoughlifecycleassessment(LCA)methodologicaldifferencespresentachallengeforcomparisonacross 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。 1,500,000 1,500,000 从生产，运输和现场安装太阳能到 零年的初始体现影响 1,000,000 1,000,000 500,000 500,000 - - (500,000) (500,000) (1,000,000) (1,000,000) 最初的具体排放是通过生产清洁能源而不是燃烧化石燃料来发电来“回报”的。 (1,500,000) (1,500,000) (2,000,000) (2,000,000) Years 体现的生态毒性 高生态毒性（投资回报较慢）低生态毒性 （投资回报较快） 体现碳高碳（回报较慢）更低的碳（更快的投资回报） 温室气体排放量，公吨二氧化碳当量。 生态毒性，公吨1,4-DCB当量。 图5-ERCOT网格上说明性项目的具体碳和生态毒性回报 Transparencyhelpstodrivechangethroughoutaproduct’ssupplychain.Bycallingfortransparencyinsourcingandmanufacturingmethods,Enelleverseditspurchasingpowertosendasignaltothemarketthatbetterchemicalcontentintsinformationisimportant 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