事實(shí)上,這些人只說對(duì)了一半。
正確的理解是,建設(shè)一座化石能源電站只是該電站碳排放的開始,建設(shè)所占的碳排放只占電站全生命周期發(fā)電碳排放的1%,但之后每發(fā)一度電都會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放,發(fā)電過程中的碳排放占全生命周期的99%。
而建設(shè)一座風(fēng)能或光伏電站,建成它的碳排放占該電站全生命周期的99%,后期發(fā)電過程中的碳排放僅占全生命周期的1%。
更重要的是,從全生命周期的角度來看,比較每千瓦時(shí)發(fā)電量的碳排放,才是衡量哪種能源更低碳的正確且唯一的標(biāo)準(zhǔn)。從各個(gè)統(tǒng)計(jì)渠道來看,風(fēng)電、光伏的每千瓦時(shí)碳排放要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤電、天然氣發(fā)電。
1. 聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)報(bào)告
一份來自聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的關(guān)于《全生命周期發(fā)電選擇》的報(bào)告指出,在一座電站的全生命周期內(nèi),沒有碳捕捉的燃煤發(fā)電,每千瓦時(shí)碳排放為1023克二氧化碳,30%燃燒效率的天然氣發(fā)電廠每千瓦時(shí)碳排放為723克,50%效率的天然氣發(fā)電廠是434克。而對(duì)應(yīng)光伏電站全生命周期內(nèi)每千瓦時(shí)碳排放僅為30克,風(fēng)能發(fā)電更低,只有10克。
煤炭發(fā)電的生命周期排放量比太陽能高 37 倍,比風(fēng)力發(fā)電高 110 倍。即使是高效的天然氣發(fā)電,其生命周期排放量也是太陽能的 14 倍和風(fēng)能的 43 倍。
2. 每千瓦時(shí)發(fā)電消耗材料比較
我們假設(shè)考慮建成電站真正發(fā)電用到的材料,來比較煤電、天然氣、太陽能和風(fēng)電。
以澳大利亞黑煤為例,每公斤 23.8 兆焦耳熱能中的約三分之一轉(zhuǎn)化為電能,意味著需要燃燒 450 克黑煤才能產(chǎn)生 1 千瓦時(shí)。如果使用低效的如褐煤,平均需要燃燒大約 717 克煤才能產(chǎn)生 1 千瓦時(shí)的電力。
燃燒一公斤天然氣時(shí),會(huì)釋放出 53.6 兆焦耳的熱能。在一個(gè)效率為 50% 的燃?xì)獍l(fā)電站中,每千瓦時(shí)發(fā)電將需要 134 克天然氣。如果使用效率為 30%,則需要 224 克。
一個(gè)10 千瓦的太陽能系統(tǒng)(包括太陽能電池板、逆變器、支架、導(dǎo)管和電纜)的重量約為每千瓦 65 公斤,25 年內(nèi)產(chǎn)生約25萬到35萬度電。這相當(dāng)于每千瓦時(shí) 0.22 克材料。假設(shè)它需要在那個(gè)時(shí)候更換逆變器,這只增加了大約 0.01 克,假設(shè)還有安裝和運(yùn)維過程所需要消耗的材料,再增加0.01克。假設(shè)太陽能系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品在制造過程中的原材料產(chǎn)率是95%,總的每千瓦時(shí)太陽能系統(tǒng)用材料約為0.25克。風(fēng)力發(fā)電差不多也在這個(gè)范圍內(nèi),每千瓦時(shí) 0.2克。
3. 采礦與回收
從采礦的角度,將煤炭或天然氣開采出來,以及將太陽能組件所用的硅、鋁、封裝材料等開采出來所消耗的額外材料,加上風(fēng)電做比較,即使忽略煤電和天然氣發(fā)電所需要的基礎(chǔ)設(shè)施,天然氣每千瓦時(shí)發(fā)電所需的采礦量至少是太陽能發(fā)電量的 50 倍,而煤炭發(fā)電所需的采礦量則超過 280 倍。
而考慮到回收的話,燃煤發(fā)電和天然氣發(fā)電在全生命周期結(jié)束是只剩下無用的二氧化碳,風(fēng)電或光伏在全生命周期結(jié)束后仍然有玻璃、鋁合金、鋼材等回收?;蛟S有人說太陽能和風(fēng)能的回收也會(huì)產(chǎn)生碳排放,但回收成功的材料就相當(dāng)于節(jié)省了該材料制造過程中的碳排放,孰高孰低,等將來回收技術(shù)成熟后自然有大家都能接受的計(jì)算方法。
【總結(jié)】總而言之,風(fēng)電、光伏被稱為清潔能源或綠色能源,并非說它們?cè)诎l(fā)電聲明周期中絕對(duì)產(chǎn)生碳排放,而是指比化石能源的碳排放要低得多。抱怨太陽能和風(fēng)能發(fā)電所需的材料是碳排放過程是沒有意義的,發(fā)展風(fēng)電、光伏是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重中之重。
原標(biāo)題:煤電、天然氣、風(fēng)能、光伏每kwh碳排放比較