EN
Suprasti gyvavimo ciklo vertinimą saulės energijos žibintams
Pagrindiniai LCA metodai ir kodėl jie svarbūs saulės energija maitinamai lauko apšvietimui
Gyvavimo ciklo vertinimas arba LCA matuoja, kiek produktas žalingas aplinkai visose jo gyvavimo etapuose. Reikia įvertinti viską – nuo iškastinio kuro gavybos iki produkto išmetimo po panaudojimo. Tiriant konkrečiai saulės švyturius, tokie vertinimai parodo, kur dažniausiai kyla didžiausių problemų. Atrodo, kad pagrindinė problema yra mažų saulės baterijų gamyba, nes kai kurie tyrimai rodo, kad jos sukelia apie dviejų trečdalių bendrų anglies emisijų. Baterijų dalys taip pat sukelia nemenkas problemas. Kompanijos naudoja LCA rezultatus, kad rastų būdų pagerinti savo produktus. Kai kurios jau pradėjo naudoti monokristalinio silicio elementus vietoj senesnių polikristalinių, kurie iš tikrųjų pagamina apie 20–25 % daugiau elektros energijos. Kodėl tai svarbu? Na, saulės sodų šviestuvai veikia kitaip nei įprasti šviestuvai, prijungti prie elektros tinklo. Jie turi susidurti su kintamomis oro sąlygomis per visus metus, įskaitant skirtingą saulės šviesos kiekį, lietaus vandenį, kuris pasiekia įrenginius, bei kylančias ir besileidžiančias temperatūras. Tikslūs matavimai čia yra labai svarbūs, jei kompanijos nori garbingai teigti, kad jų produktai yra ekologiški. Saulės šviestuvai perkelia taršos problemas iš naudojimo etapo į gamybos etapą, todėl gamintojams reikia atidžiai rinktis, kas dedama į jų produktus, ir taip pat atidžiai stebėti, kas vyksta jų tiekimo grandinėse.
Funkcinio vieneto ir sistemos ribų pasirinkimas, būdingas saulės sodo žibintuvėliams
Funkcinio vieneto nustatymas – paprastai „lumenai per valandą per visą gaminio naudojimo laikotarpį“ – leidžia teisingai palyginti saulės žibintuvėlius su įprastiniais apšvietimo sprendimais. Svarbūs sistemos ribų nustatymo sprendimai apima:
- Pakavimo vežimo neįtraukimą : tarptautinis vežimas gali sudaryti 15–20 % bendrų emisijų
- Baterijos keitimo ciklai : litio jonų baterijos paprastai turi būti keičiamos kas 2–3 metus
- Naudojimo pabaigos tvarkymą : šiuo metu globaliai mažiau nei 12 % mažų fotovoltinių komponentų yra perdirbama
Tai, kaip apibrėžiame sistemos ribas, tikrai turi įtakos tam, ką matome savo rezultatuose. Kai gamintojai išskaičiuoja plokštelių efektyvumo mažėjimą iš savo skaičiavimų, praleidžiama kažkas svarbaus, nes dėl normalios dėvėjimosi plokštelės kasmet praranda apie pusę procento efektyvumo. Toks nepastebėjimas ilguoju laikotarpiu paveikslą daro geresnį, nei jis yra iš tikrųjų. Įmonėms, rimtai žiūrintiems į žaliąsias gamybos praktikas, tampa būtina vertinti visą produkto gyvavimo ciklą, ypač kai susiduriama su sudėtingomis kompozitinėmis medžiagomis, naudojamomis vandeniui atspariose dangose, kurios gyvenimo pabaigoje tiesiog nesilaužo lengvai. Standartiniai apibrėžimai padeda teisingai palyginti skirtingus produktus, taip pat parodo, kur yra vietos tobulinti ekologinį dizainą. Paimkime modulinius komponentus – jie padaro daiktus žymiai paprastesnius išmontuoti vėliau, o tai kaip tik ir reikia šiandienos rinkai.
Aplinkos poveikio mažinimas gamybos etape
Didelės įtakos turintys medžiagų ir energijos naudojimo aspektai gaminant saulės šviečiančias žiburas
Dauguma saulės šviestukų anglies pėdsako kyla iš gamybos procesų, kurie paprastai sudaro nuo 60 iki 80 procentų jų poveikio aplinkai. Pagrindiniai kaltininkai čia yra tų mažų fotovoltinių elementų gamyba ir visi plastiko formavimo darbai. Išnagrinėjus konkrečias problemų sritis, nustatoma, kad pirminės PVC korpuso medžiagos išskiria apie 5,2 kg CO2 ekvivalento vienam produkto kilogramui. Kita didelė problema – varinės laidynės, kadangi apie 85 % emisijų, susijusių su metalais, iš tiesų kyla iš pačio gavybos proceso. Kalbant apie energijos suvartojimą gamybos metu, išsiskiria tokie procesai kaip liejimas į formas ir puslaidininkių gamyba. Šios operacijos sunaudoja apie 70 % visos gamybai reikalingos elektros energijos, kas atitinka maždaug 1,2 kilovatvalandžių vienoms šviestuvų girliandoms. Tačiau yra viltis. Pakeitus naujus plastikus perdirbtu polipropilenu, potencialiai būtų galima sumažinti medžiagų emisijas apie 40 % ir vis tiek išlaikyti šviestukus saugiais nuo lietaus bei drėgmės žalos.
Ekologinio projektavimo strategijos: svorio mažinimas, žemo anglies komponentai ir tiekimo grandinės skaidrumas
Gamintojai, kurie rimtai žiūri į tvarumą, dažniausiai produktus kurdami koncentruojasi į tris pagrindinius aspektus. Pirma, gaminio svorio mažinimas sumažina plastiko naudojimą apie 30 %, išlaikant pakankamą produkto tvirtumą kasdieniam naudojimui. Antra – pereinama prie medžiagų, kurios gamybos metu išskiria mažiau anglies dioksido. Bamukų pagrindu gaminamas plastikas ir iš perdirbto aliuminio pagaminti laikikliai gamybos metu išmetamus teršalus sumažina beveik dvigubai, lyginant su pramonės vidurkiu. Trečia – viso tiekimo grandinės procese stebėjimas, iš kur atkeliauja kiekviena detalė. Tai padeda įmonėms tiksliai žinoti savo medžiagų kilmę ir užtikrinti, kad kiekviename gamybos etape būtų naudojama atsinaujinanti energija. Visus šiuos veiksnius derinant, gamybos metu išskiriamus teršalus galima sumažinti nuo 60 iki 70 %. Be to, tai padeda sukurti geresnes perdirbimo galimybes spalvingiems saulės energija maitinamiems sodo lempoms, kurios šiuolaikinėje visuomenėje yra labai populiarėjančios.
Naudojimo etapo našumo ir energijos patikimumo optimizavimas
Tinkamas gyvavimo ciklo vertinimas parodo, kad naudojimo etapas sudaro didžiąją saulės šviestuvų aplinkos pėdsako dalį – iki 70 % pagal recenzuojamus tyrimus ( „Journal of Cleaner Production“ , 2022). Todėl efektyvumo optimizavimas yra būtinas tikrai darnai pasiekti.
Saulės energijos efektyvumas, baterijos ilgaamžiškumas ir realaus naudojimo našumo blogėjimas
Tai, kaip sumontuoti saulės elementai ir koks jų švaros lygis, labai svarbu siekiant maksimaliai padidinti sukaupiamos energijos kiekį. Kai elementai patenka į šešėlį, jų našumas smarkiai sumažėja, kartais nukrentant iki maždaug 40 % to, ką jie galėtų pagaminti esant idealioms sąlygoms. Šaltis taip pat neigiamai veikia litio jonų akumuliatorius, kas pateikiama naujausiuose „Energy Storage Materials“ (2023 m.) tyrimuose. Tokiems akumuliatoriams veikiant žemose temperatūrose, jų talpa sumažėja apie 20–30 % daugiau nei normaliomis sąlygomis. Iš kitos pusės, jei akumuliatoriai laikomi tik dalinai įkrauti, o ne visiškai iškraunami, tai po trijų metų padeda išlaikyti apie 90 % pradinės talpos, tuo tarpu pilnai iškraunant jų talpa sumažėja tik iki maždaug 65 %. Svarbūs yra ir aplinkos veiksniai. Dėl drėgmės ir laikui bėgant kaupiančios dulkių saulės elementai senėja maždaug 1,5–2 % per metus. Tačiau šiuolaikinės akumuliatorių valdymo sistemos (BMS) tapo gana išplėtotomis. Valdant įkrovimo ir iškrovimo ciklus naudojant tokias funkcijas kaip temperatūros stebėjimas, protinga apkrovos skirstymas ir kontroliuojami įkrovimo lygiai, šios sistemos iš tiesų gali pratęsti akumuliatorių tarnavimo laiką maždaug 34 %. Daugelis gamintojų dabar BMS integravimą laiko būtinu siekiant maksimaliai padidinti atsipirkimą investuojant į atsinaujinančios energijos kaupimo sprendimus.
Derinamas estetinis patrauklumas su energijos taupymu ir mažu prižiūrimumu
Dizaineriai ieško būdų derinti tvarumą su funkcionalumu, naudodami reguliuojamus LED, kurie sunaudoja tik 3 vatų kiekvienam 100 lemputėms, palyginti su įprastais 15 vatų tradiciniuose modeliuose. Kai dizaineriai šias LED lemputes strategiškai išdėsto visoje instaliacijoje, jie faktiškai sumažina komponentų skaičių apie 40 %, neprarandant jokio vizualinio efekto. Tai taip pat reiškia, kad įrenginiai ilgiau veikia tarp įkrovimų. Saulės baterijas papildomai stiprina savaiminio valymo hidrofobinės dangos, kurios leidžia jiems veikti apie 92 % efektyvumo lygiu net po kelerių mėnesių prabuvimo purvynoje ir nešvarumų aplinkoje. O dar nepaminėjus modulinės konstrukcijos. Šios sistemos leidžia technikams keisti sugedusias baterijas, o ne išmesti visų vienetų, kai kažkas sugenda. Be to, klientams labai patinka galimybė keisti skirtingus apšvietimo raštus, kad atitiktų besikeičiančius poreikius ar interjero preferencijas laikui bėgant.
Apsisukamumo užtikrinimas: Gamybos pabaigos valdymas ir konstrukcijos, skirtos išardymui
Esami perdirbimo lygiai ir kliūtys saulės šviestuvų (fotovoltinės elementai, baterijos, plastikai) komponentams
Atliekų saulės lemputės perdirbimo norma lieka labai žema dėl įvairių techninių kliūčių ir logistikos problemų. Fotovoltinės saugos elementuose yra gero kokybės silicio, tačiau jų atskyrimas nuo apsauginių plastikinių sluoksnių reikalauja daug energijos. Taip pat iškyla problema su litio jonų baterijomis, kurios yra maždaug 9 iš 10 saulės šviestuvų. Šios baterijos gali užsidegti supjaustytos ir reikalauja specialaus tvarkymo, prie kurio neturi galimybės dauguma miesto perdirbimo centrų. Plastikiniai dalys taip pat sukelia problemų, nes lengvai užteršiamos. Skirtingų rūšių plastikai, sumaišyti kartu su juose integruotais variniais laidais, lemia tai, kad pagal praėjusiais metais paskelbtus Circular Materials Laboratorijos duomenis, faktiškai perdirbama mažiau nei 15 %. Dar blogiau darosi tada, kai gamintojai šiuos produktus daro vis mažesnius ir nenurodo aiškių žymėjimų, kurie medžiagų sudedamąsias dalis. Dėl to daugiau nei 8 iš 10 išmestų vienetų tiesiog baigia savo gyvenimą sąvartynuose. Siekiant išspręsti šią problemą, visoms įmonėms reikia bendradarbiauti siekiant supaprastinti savo produktų išardymą bei įsteigti tinkamus surinkimo punktus tik šiems objektams.
Konstrukcija, skirta lengvam išardymui ir moduliniams atnaujinimams, kad būtų pailgintas gaminio tarnavimo laikas
Kai taikome konstravimą, skirtą lengvam išardymui (DfD), mažiems saulės lemputėms, jos tampa žymiai geresnėmis nei tiesiog vienkartiniais prietaisais. Pagrindinės idėjos? Vietoj klijų naudoti spaudžiamuosius sujungimus ir standartines varžtas. Skirtingas dalis pažymėti spalvomis, kad vėliau žmonės žinotų, kur kas turi būti išardant. Taip pat užtikrinti, kad baterijos būtų lengvai pasiekiamose vietose, kad niekas nejaustų nusivylimo bandydamas jas saugiai išimti. Dėl tokio modulinio sumanymo žmonės nebūtina išmesdami visą šviestukų eilę, jei laikui bėgant sugenda tik viena dalis. Jie gali tiesiog pakeisti senus saulės elementus arba pakartotinai įkraunamas baterijas pagal poreikį. Tokiu būdu gaminiai tarnauja apie 40 procentų ilgiau, o dauguma varinių laidų lieka nepažeisti – apie 95 procentai – būsimiems projektams. Įmonės taip pat sutaupo lėšų, naudodamos panašias sudedamąsias dalis keliuose savo asortimento produktuose. Tokios protingos konstrukcijos iš tiesų gerai atitinka gyvavimo ciklo vertinimo rezultatus, sumažindamos žaliavų poreikį ir tai, kas patenka į sąvartynus, vis dar puikiai atrodant soduose ir terasose visur.
DUK skyrius:
Kas yra gyvavimo ciklo vertinimas (LCA)?
LCA – tai metodologija, skirta įvertinti aplinkos poveikį, susijusį su visomis produkto gyvavimo stadijomis, nuo žaliavų išgavimo iki utilizavimo.
Kodėl saulės baterijos yra svarbus teršalų šaltinis saulės žibintuvėliuose?
Mažų saulės baterijų gamyba reikalauja daug energijos, todėl ji žymiai prisideda prie bendro šių žibintuvėlių anglies pėdsako.
Kaip baterijų keitimas veikia saulės žibintuvėlių aplinkos poveikį?
Baterijų keitimas kas 2–3 metus padidina teršalą, nes naujų baterijų gamyba reikalauja daug išteklių ir energijos.
Kaip konstrukcijos lengvam išardymui principas gali padėti perdirbant saulės žibintuvėlius?
DfD (konstravimas lengvam išardymui) supaprastina saulės žibintuvėlių išardymą, leidžiant pakeisti ar perdirbti komponentus, tokius kaip baterijos ir fotovoltinės ląstelės, pratęsiant produkto naudojimo laiką ir mažinant atliekas sąvartynuose.
