EN
Dzīves cikla novērtējuma izpratne saules gaismiņām
Galvenā LCA metodika un tās nozīme saules enerģijas āra apgaismojumam
Dzīves cikla novērtējums vai DCN mēra, cik lielu kaitējumu produktam tiek nodarīts videi katrā tā dzīves cikla posmā. Jāapsver viss – sākot no materiālu ieguves no zemes līdz pat brīdim, kad to izmet pēc lietošanas. Konkrēti aplūkojot saules baterijām darbināmas eņģeļu gaismas, šie novērtējumi norāda, kur notiek lielākā daļa problēmu. Šķiet, ka liela problēma ir mazo saules paneļu ražošanā, par ko liecina pētījumi, kuros teikts, ka tie rada aptuveni divas trešdaļas no kopējā oglekļa emisijām. Arī bateriju sastāvdaļas rada savu daļu nepatikšanu. Uzņēmumi izmanto DCN rezultātus, lai atrastu veidus, kā uzlabot savus produktus. Daži ir sākuši izmantot monokristāliskā silīcija elementus vecās polikristāliskās šūnas vietā, kas faktiski rada aptuveni par 20–25% vairāk elektroenerģijas. Kāpēc tas vispār ir svarīgi? Nu, saules dārza lampas darbojas citādi nekā parastās lampas, kas pieslēgtas pie elektrības kontaktligzdas. Tās saskaras ar mainīgiem laika apstākļiem visu gadu, tostarp ar atšķirīgu saules gaismas daudzumu, nokrišņu iekļūšanu un temperatūras svārstībām. Precīzi mērījumi šeit ir ļoti svarīgi, ja uzņēmumi vēlas godīgi reklamēt savu ekoloģiskumu. Saules lampas pārvieto piesārņojuma problēmas no lietošanas brīža uz ražošanas posmu, tāpēc ražotājiem rūpīgi jāizvēlas, kas tiek iestrādāts produktos, kā arī cieši jāuzrauga, kas notiek arī to piegādes ķēdēs.
Funkcionālās vienības un sistēmas robežu izvēle, kas raksturīga saules dārza burvju gaismiņām
Funkcionālās vienības definēšana — parasti „lumeni stundā visā produkta kalpošanas laikā” — ļauj godīgi salīdzināt saules burvju gaismiņas ar konvencionālo apgaismojumu. Svarīgi lēmumi par sistēmas robežām ietver:
- Iepakojuma transporta izslēgšanu : Starptautiskā pārvadāšana var veidot 15–20% no kopējām emisijām
- Akumulatora nomaiņas ciklus : Litija jonu akumulatoriem parasti nepieciešama nomainīšana katras 2–3 gadās
- Apgrozījuma beigu posma apstrādi : Pašlaik visā pasaulē tiek pārstrādāti mazāk nekā 12% mazu fotovoltaisko komponentu
Tas, kā mēs definējam sistēmas robežas, patiešām ietekmē to, ko redzam savos rezultātos. Kad ražotāji izlaiž paneļu degradāciju savos aprēķinos, tie izlaiž kaut ko svarīgu, jo paneļi zaudē aptuveni pusprocentu efektivitātes katru gadu vienkārši no normālas nolietojuma. Šāda veida novērtējuma trūkums liek ilgtermiņa ainai izskatīties labākai, nekā tā patiesībā ir. Uzņēmumiem, kas nopietni raugās uz zaļām ražošanas praksēm, kļūst būtiski aplūkot visu produkta dzīves ciklu, īpaši tad, kad darīšana ar sarežģītiem kompozītmateriāliem, ko izmanto ūdensnecaurlaidīgās apvalkos un kas dzīves beigās nedegradējas viegli. Standarta definīcijas palīdz godīgi salīdzināt dažādus produktus, bet vienlaikus parāda, kur ir iespējas uzlabot ekoloģisko dizainu. Piemēram, modulāri komponenti padara lietas daudz vienkāršākas atkārtotai izjaukšanai vēlāk — tieši to mums vajag vairāk šodienas tirgū.
Vides ietekmes samazināšana ražošanas fāzē
Augsta ietekmes materiāli un enerģijas izmantošana saules eņģeļu gaismiņu ražošanā
Lielākā daļa oglekļa pēdas sīkajām saules gaismiņām rodas ražošanas procesos, kas parasti veido no 60 līdz 80 procentiem to ietekmes uz vidi. Galvenie vaininieki šeit ir mazo fotovoltaisko elementu ražošana un visa plastmasas formēšanas darbu apjoms. Apskatot konkrētas problēmas jomas tuvāk, atklājas, ka jaunas PVC korpusa materiālu izmeši rada aptuveni 5,2 kg CO2 ekvivalenta uz katru produkta kilogramu. Vēl viens liels jautājums ir vara vadi, jo aptuveni 85 % emisiju, kas saistītas ar metāliem, patiesībā rodas jau no ieguves procesa. Ražošanas laikā patērētā enerģija ir īpaši būtiska, piemēram, injekcijas formēšanas un pusvadītāju ražošanas procesi. Šie procesi patērē aptuveni 70 % no kopējās ražošanai nepieciešamās elektroenerģijas, kas vienai gaismiņu virknei nozīmē aptuveni 1,2 kilovatstundas. Tomēr ir cerības. Pāreja uz reciklētu propilēnu, nevis uz jaunu plastmasu, potenciāli varētu samazināt materiālu emisijas par aptuveni 40 %, turklāt joprojām nodrošināt gaismiņām aizsardzību pret lietu un mitrumu.
Ekoloģiskā dizaina stratēģijas: viegls konstrukciju izveide, zemu oglekļa satura komponenti un piegādes ķēdes pārredzamība
Ražotāji, kuri nopietni izturas pret ilgtspējību, parasti pievērš uzmanību trim galvenajām jomām, projektējot produktus. Pirmkārt, produkta vieglāks izgatavošana samazina plastmasas izmantošanu aptuveni par 30%, vienlaikus saglabājot pietiekamu izturību ikdienas lietošanai. Tad nāk pāreja uz materiāliem ar mazāku oglekļa pēdu. Bambusa bāzes plastmasas un kronšteini no atkārtoti pārstrādāta alumīnija var samazināt emisijas ražošanas laikā gandrīz par pusi salīdzinājumā ar to, kas parasti tiek novērots nozarē. Un nevajadzētu aizmirst arī par izcelsmes vietes izsekošanu visā piegādes ķēdes procesā. Tas palīdz uzņēmumiem precīzi zināt, kur tiek iegūti viņu materiāli, un nodrošina, ka katrā ražošanas posmā tiek izmantota atjaunojamā enerģija. Savienojot šīs stratēģijas, emisijas ražošanas laikā var samazināt par 60–70%. Turklāt tās veicina labākas pārstrādes iespējas tiem krāsainajiem saules enerģijas dārza lampiņām, kuras šodien cilvēkiem tik ļoti patīk.
Lietošanas posma veiktspējas un enerģijas uzticamības optimizēšana
Pareiza dzīves cikla novērtējuma rezultātā atklājas, ka lietošanas fāze rada lielāko daļu no saules bateriju gaismiņu vides pēdas — līdz pat 70% saskaņā ar recenzētiem pētījumiem ( Journal of Cleaner Production , 2022). Tāpēc efektivitātes optimizēšana ir būtiska, lai sasniegtu reālus ilgtspējas rezultātus.
Saules enerģijas efektivitāte, akumulatora izturība un faktiskās darbības degradācija
Tas, kā tiek novietotas saules baterijas un cik tīras tās paliek, ievērojami ietekmē to enerģijas savākšanas apjomu. Kad baterijas tiek ēnotas, to veiktspēja strauji samazinās, dažreiz līdz aptuveni 40% no tā, ko tās varētu ražot ideālos apstākļos. Auksts laiks arī negatīvi ietekmē litija jonu akumulatorus, par ko liecina pētījumi žurnālā Energy Storage Materials (2023). Šie akumulatori tendēcē zaudēt aptuveni 20 līdz 30% vairāk kapacitātes, kad tiek pakļauti salam, salīdzinot ar normālu darbību. No otras puses, akumulatoru uzturēšana daļēji uzlādētus, nevis pilnībā izlādējot, palīdz saglabāt aptuveni 90% no sākotnējās kapacitātes pēc trīs gadiem, savukārt pilnīga izlāde samazina kapacitāti tikai līdz aptuveni 65%. Arī vides faktori ir svarīgi. Saules elementi degradējas aptuveni 1,5 līdz 2% gadā, jo ilgstoši uzkrājas mitrums un putekļi. Tomēr mūsdienu akumulatoru pārvaldības sistēmas (BMS) kļuvušas diezgan sarežģītas. Regulējot uzlādes un izlādes ciklus, izmantojot funkcijas, piemēram, temperatūras uzraudzību, gudru slodzes sadalīšanu un kontrolētas uzlādes pakāpes, šīs sistēmas faktiski var pagarināt akumulatora dzīvi aptuveni par 34%. Daudzas ražotājas tagad uzskata, ka BMS integrācija ir būtiska, lai maksimāli palielinātu ieguldījumu atdevi atjaunojamās enerģijas uzglabāšanas risinājumos.
Saskaņot estētisko pievilcību ar enerģijas ietaupījumiem un zemu uzturēšanas intensitāti
Dizaineri atrod veidus, kā saskaņot ilgtspēju ar funkcionalitāti, izmantojot regulējamas jaudas LED, kas patērē tikai 3 vatus katrām 100 lampiņām, salīdzinot ar parastajiem 15 vatiem tradicionālajos modeļos. Kad dizaineri šīs LED stratēģiski izvieto pa visu instalāciju, tie faktiski samazina komponentu skaitu aptuveni par 40%, nezaudējot vizuālo iespaidu. Tas nozīmē arī to, ka ierīces ilgāk darbojas starp uzlādēm. Saules baterijas papildus iegūst no pašattīrošiem hidrofobiem pārklājumiem, kas ļauj tām darboties apmēram 92% efektivitātē pat pēc vairāku mēnešu ilgas piesārņojuma iedarbības. Un, protams, nedrīkst aizmirst arī par modulāro būvniecību. Šādas sistēmas ļauj tehniskajiem speciālistiem nomainīt bojātās baterijas, nevis izmest visas iekārtas, kad kaut kas sabojājas. Turklāt klientiem ļoti patīk iespēja mainīt dažādas apgaismojuma shēmas atkarībā no mainīgajām vajadzībām vai interjera gaumes laika gaitā.
Aplisaima veicināšana: dzīves beigu posma pārvaldība un izjaukšanai paredzēts dizains
Pašreizējie pārstrādes līmeņi un šķēršļi saules bateriju sastāvdaļām (fotovoltaiskās šūnas, baterijas, plastmasas)
Veco saules bateriju gaismiņu pārstrādes līmenis paliek ļoti zems dēļ dažādām tehniskām grūtībām un loģistikas problēmām. Fotovoltaisko elementu iekšpusē ir labs silīcija saturs, taču to atdalīšana no aizsargplastmasas kārtām prasa daudz enerģijas. Turklāt pastāv arī litija jonu bateriju problēma — tās atrodas aptuveni 9 no 10 saules gaismiņām. Šīs baterijas var uzliesmot, kad tiek sasmalcinātas, un tās prasa speciālu apstrādi, pie kuras lielākajai daļai pilsētas pārstrādes centru nav pieejas. Arī plastmasas daļas rada problēmas, jo tās viegli piesārņojas. Dažādu veidu plastmasu sajaukums kopā ar iebūvētajiem vara vadiem nozīmē, ka saskaņā ar pagājušā gada datiem no Circular Materials Lab tikai mazāk nekā 15% tiek faktiski pārstrādāts. Situācija kļūst vēl sliktāka, kad ražotāji šos produktus padara mazākus un neievieto skaidrus marķējumus par to, kādi materiāli kur atrodas. Rezultātā vairāk nekā 8 no 10 izmestajiem vienībām vienkārši nonāk poligonos. Lai novērstu šo haosu, visām uzņēmumu jomām ir jāsadarbodas, lai vienkāršotu savu produktu demontāžu un izveidotu atbilstošus savākšanas punktus tieši šiem izstrādājumiem.
Dizains, kas paredzēts demontāžai un modulārām atjaunināšanām, lai pagarinātu produkta kalpošanas laiku
Kad mēs pielietojam nojaukšanai paredzēto dizainu (DfD) šiem mazajiem saules eņģeļu gaismiņām, tās kļūst par kaut ko daudz labāku nekā vienreizējās lietošanas ierīces. Galvenie principi? Aizvietot līmi ar klikšķināmām savienojumiem un standarta skrūvēm. Kodēt dažādas daļas ar krāsām, lai cilvēki zinātu, kur katra daļa jāievieto, tos vēlāk nojaukt. Un nodrošināt, ka baterijas atrodas viegli pieejamos izņemšanai, lai neviens nejustos aizkaitināts, mēģinot tās droši noņemt. Ar šādu modulāro uzlabojumu cilvēkiem nav jāizmet visu virkni tāpēc, ka laika gaitā sabojājas viena sastāvdaļa. Viņi vienkārši var nomainīt vecos saules paneļus vai uzlādējamās baterijas pēc nepieciešamības. Šādā veidā produkti kalpo aptuveni 40 procentus ilgāk, un lielākā daļa no vara vadiem saglabājas gandrīz neskarti — apmēram 95% — nākotnes projektiem. Arī uzņēmumi ietaupa naudu, izmantojot līdzīgas sastāvdaļas vairākos produktos savā klāstā. Šāda veida gudrie risinājumi ļoti labi saskan ar dzīves cikla novērtējuma secinājumiem, samazinot izejvielu patēriņu un atkritumus poligonos, turklāt joprojām izskatoties lieliski, karājoties dārzos un terasēs visur apkārt.
Bieži uzdotie jautājumi:
Kas ir dzīves cikla novērtējums (LCA)?
LCA ir metodika, lai novērtētu vides ietekmi, kas saistīta ar visām produkta dzīves posmu stadijām, sākot no izejvielu iegūšanas līdz utilizācijai.
Kāpēc saules baterijas ievērojami veicina emisijas saules gaismiņās?
Nelielu saules bateriju ražošana prasa daudz enerģijas, tādējādi būtiski veicinot gaismiņu kopējo oglekļa pēdas nospiedumu.
Kā baterijas nomaina ietekmē saules gaismiņu vides ietekmi?
Bateriju nomaiņa ik pēc 2–3 gadiem palielina emisijas, jo jaunu bateriju ražošana prasa daudz resursu un enerģijas.
Kā disigns atdalāmībai var palīdzēt saules gaismiņu reciklēšanā?
DfD padara vieglāku saules lampiņu demontāžu, ļaujot komponentus, piemēram, baterijas un fotovoltaiskos elementus, nomainīt vai reciklēt, pagarinot produkta kalpošanas laiku un samazinot atkritumus poligonos.
