要用全生命周期的視角來評價可再生能源，是呂某一直以來堅持和貫徹的原則，也算得上是我以前文章里一個比較高頻出現的詞眼了。在一個產品的全生命周期中，生產階段往往極易帶來工業三廢（廢水、廢氣、廢渣），回收不善也會而對環境造成污染。與此同時，產品從制造到消費到回收的全生命周期中，所有相關的活動產生的溫室氣體（主要指二氧化碳）也會通過增加二氧化碳排放、加劇氣候變化，從而對全球的環境造成影響。就電力而言，表面上我們用的每一度電在消費環節是沒有區別的，但在電力生產環節，不同能源來源決定著每一度電背后不同的環境影響。

今兒呢，呂某就打算和大家從全生命周期視角，來看看風電光伏的碳足跡。

風電光伏碳足跡到底有多少？先來看風力發電。一般來說，風電機組部件、變電站、運輸過程、建筑建設工程、運營維護和拆解處置這六個環節都會產生一定量的碳排放。對于風電的碳足跡，挪威科技大學教授Arvesen和Hertwich在其2011年的研究中進行了估算：在風力發電的全生命周期里，其碳足跡是每千瓦時19克二氧化碳當量（gCO2e / kWh）。在國內外近年不同的研究或者技術中，存在13克左右的偏差。

但如果要深究風電全生命周期中具體哪一個環節帶來的碳排最多，目前學界怕是難有定論，畢竟大家計算方法和考察的的不同。

舉個例子，華中科技大學講師Yang在2011年的研究中稱，風電全生命周期中排放的溫室氣體總量中有67%的溫室氣體排放來自建筑建設，比如生產階段和建設階段的建筑材料、線路安裝工程，30%來自于風機制造，而由于運營維護造成的溫室氣體排放僅占3%。而北京師范大學環境學院環境模擬與污染控制國家重點實驗室博士戢時雨, 高超等人在2016年的研究中，把風電建設和運營中所導致的植被固碳量的變化、運行和調峰所產生的電耗和碳排計算在內，發現風電運營中的碳排所占比例最高。

再說光伏發電。按照歐盟委員會產品環境足跡計算方法，光伏的上游制造環節占據了光伏全生命周期碳足跡的80%到95%。根據光伏板材料的不同，光伏的碳足跡也不同。常用的三種太陽能光伏系統和一些先進的太陽能電池有無晶硅，單晶硅和多晶硅三種，挪威科技大學研究員Sherwani，Usmani和Varun三人在2009年的一篇論文總結了之前所有光伏全生命周期研究，發現在過往的研究里這三種的碳足跡分別是在15.6–50克，44–280克和9.4–104克每千瓦時（gCO2e/kWh）的范圍內。

應該怎如何看待風電光伏的碳排放？獨立的數字，是抽象而絕對滴~我們需要把風電光伏的碳排放到能源領域的大環境里進行比較分析。

挪威科技大學研究員Anders Arvesen在其2012年發表于《可再生和可持續能源通訊》雜志的論文中把不同能源的全生命周期的碳排放做了一個對比（見下圖）。能夠看出，同燃煤發電和天然氣發電的度電碳排放相比，風電、光伏，以及水電碳排放都極低。

上邊的碳足跡對比是現有技術的對比，挪威科技大學研究員Michaja Pehl等人2017年在《自然-能源》雜志上發表的研究測量了不同的發電方式在2050年的全生命周期碳足跡，這個研究預測了在2050年全球升溫控制在2攝氏度的情景下，這些發電技術在碳足跡上的變化和進展。

Michaja Pehl等人還在研究中表明，在考慮到了制造，建筑和燃料供應環節的排放后，風電光伏的碳足跡比含碳捕獲存儲（CCS）的燃煤或天然氣發電依然要少許多倍。研究計算出，太陽能電廠的全壽命周期間產生的每千瓦時電力的排放足跡為6克二氧化碳當量（gCO2e/kWh），而風力為4克。相比之下，加了CCS設備的燃煤發電全生命周期的碳足跡為109克，加了CCS設備的天然氣發電為78克，水力發電為97克，生物能源為98克——它們的碳足跡均遠遠高于風電和光伏。如果要達成巴黎協定的氣溫控制在2度的目標的話，2050年世界的全球平均電力的度電碳排放目標應為15克。

因此，在減緩氣候變化的大背景下，碳足跡更小的可再生能源才是我們的不二之選。

參考資料：Arvesen, A., & Hertwich, E. G. (2012). Assessing the life cycle environmental impacts of wind power: A review of present knowledge and research needs. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(8), 5994–6006.
Pehl, M., Arvesen, A., Humpen?der, F., Popp, A., Hertwich, E. G., & Luderer, G. (2017). Understanding future emissions from low-carbon power systems by integration of life-cycle assessment and integrated energy modelling. Nature Energy, 2(12), 939–945.
Akorede, M. F., Hizam, H., & Pouresmaeil, E. (2010). Distributed energy resources and benefits to the environment. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(2), 724–734.
Sherwani, A. F., Usmani, J. A., & Varun. (2010). Life cycle assessment of solar PV based electricity generation systems: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(1), 540–544.
戢時雨, 高超, 陳彬, 李勝男. 基于生命周期的風電場碳排放核算[J]. 生態學報, 2016, 36(4): 915-923.
Yang Q, Chen G Q, Zhao Y H, Chen B, Li Z, Zhang B, Chen Z M, Chen H. Energy cost and greenhouse gas emissions of a Chinese wind farm. Procedia Environmental Sciences, 2011, 5:25-28.