目的
公用事业规模地面安装太阳能光伏 (PV) 系统的资本成本和平准化电力成本均低于代表性住宅规模太阳能屋顶系统。目前还没有生命周期分析 (LCA) 研究比较屋顶光伏系统和大型公用事业规模太阳能光伏系统对环境的影响。本研究旨在填补这一知识空白,并提供代表性 7.4 kWp 屋顶和 3.5 MWp 公用事业规模太阳能光伏系统从摇篮到坟墓的全面 LCA。
方法
两种系统在制造、使用和报废期间的能源、二氧化碳和水足迹都将被量化。本研究的主要重点是支架/安装系统的 LCA,因为这是两种主要系统类型之间最大的差异来源。此外,敏感性分析针对 (1) 光伏组件类型、(2) 地面安装系统的地基和 (3) 美国不同州的地理位置。
结果
总体而言,屋顶光伏系统每千瓦时的能量密度比公用事业级地面光伏系统低 21-54%。地面光伏系统的能量密度比屋顶系统高得多,因此,即使是方向不太理想的屋顶,在所有地区,其能源回收时间也明显较短。同样,带有机架 a 的地面光伏系统每千瓦时产生的温室气体排放量是屋顶系统的 2.5 倍,而带有机架 b 的地面光伏系统每千瓦时产生的温室气体排放量是屋顶系统的 1.2 倍。屋顶太阳能光伏系统所需的输入能量减少 21% 至 54%,温室气体排放量减少 18% 至 59%,每千瓦时消耗的水量减少 1% 至 12%。屋顶太阳能系统在所有地区的能源回收时间比地面光伏系统低约 51% 至 57%。
结论
总体而言,对于相同的模块,地面安装光伏系统的二氧化碳回收时间比屋顶光伏系统高 378% 至 428%,对于两种应用中最常用的模块,地面安装光伏系统的二氧化碳回收时间比屋顶光伏系统高 125% 至 142%。虽然用水主要由光伏模块本身决定,但值得注意的是,公用事业规模地面支架的耗水量大约是屋顶安装结构的 260 倍(支架 a)和 6 倍(支架 b)。