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到2050年在美国实现全可再生能源电网是实现世界气候目标的关键组成部分。太阳能将是这一努力的关键贡献者。但是，太阳能也有“阴暗面”，基于各种理论计算，它越来越多地出现在新闻中。黑暗的一面包括需要将数百万用过的、过时的太阳能电池板扔进垃圾填埋场。它包括间歇性的问题，这是因为太阳能经常在需求低的时候生产最多的能源。它还包括在成千上万英亩可能可用的土地上安装太阳能收集器——使这些土地不能用于住房或农业。让我们来看看太阳能未来面临的每一个挑战，并探索一些能照亮黑暗的解决方案。
太阳能电池板和电池将堵塞垃圾填埋场
国际可再生能源机构(IRENA)“预计到21世纪30年代初，每年(太阳能电池板)的浪费将达到大量”，到2050年可能达到7800万吨。据预测，随着效率的提高和成本的降低，许多人将在预期的30年可用年限前几年更换现有的太阳能电池板。理论上，早期的替换可能会导致50倍以上的浪费比IRENA预测的要快四年。到2050年，这可能导致大约31.5万吨太阳能电池板废物。
解决方案:首先，大多数人不太可能在30年前匆忙更换太阳能电池板，那时太阳能电池板的运行能力仍高于原来的70%。从长远来看，我们必须对太阳能电池板和所有其他处理过的材料进行生命周期评估(LCA)和回收。的韩国能源研究院在这方面取得了很大进展。他们已经开发出一种技术，可以从废弃的太阳能电池板中回收100%的玻璃，并将80%的其他材料转化为高效太阳能电池。他们现在正在授权一家太阳能电池板制造商将这一过程用于商业用途。
在欧盟，回收责任是根据制造商目前的市场份额分配给他们的。生产商的回收费用已计入太阳能电池板的价格。改进的回收技术和策略将使回收有利可图，这是一个现实的希望，从而避免需要政府监管和收费。电池LCA这对成功利用太阳能实现我们的气候目标至关重要锂离子电池对碳的影响比化石燃料要低得多，而且正在下降。LCA、回收利用以及为电池和太阳能电池板创造“循环经济”将大大减少大规模采矿作业的需要，同时减少或消除将它们倾倒在垃圾填埋场的需要。
间歇性将降低太阳能的价值
由于太阳能在阳光照射时产生能量，目前在清晨和傍晚的能源使用高峰时段，它对电网的贡献很少或没有。这就产生了对天然气发电厂的需求，以填补这一空白，并可能减少太阳能发电厂的投资回报因为当电力需求减少时，他们可能会产生过剩的电力，从而导致较低的电价。这可能会阻碍我们实现全球气候目标所需要的太阳能发电厂的发展。
解决方案:家用、商用和公用事业用的电池已经有了满足短期高峰需求的成本效益越来越高．在经济生产方面，人们做了大量的工作绿色的氢从过剩的太阳能在需求高峰时发电。智能电网、智能住宅和建筑、智能电器以及高峰时段电价的结合，将鼓励在能源充足的非高峰时段为电动汽车充电、洗衣服、加热水。电动汽车正在开发的电池可以作为家庭和网格存储，可以增加电池的储存，而无需或几乎没有增加成本。
太阳能农场取代了农业和住房
据估计，平均太阳能农场每英亩能生产35.7万千瓦时．这一估计值将根据纬度、该地区的云量和积雪量，以及收集器本身的功率和最终使用的距离等因素而有所不同。美国目前使用close to每年4万亿千瓦时的电力．如果要从太阳能中获得100%的电力，就需要覆盖超过1100万英亩或17000平方英里的太阳能电池板，这比我们许多小州的面积都要大。
解决方案:没有必要把所有的太阳能设施都安置在陆地上，特别是那些有更好用途的土地上。在美国，有80亿平方米的屋顶适合太阳能发电——能够产生1400太瓦的电力足以满足美国目前40%的电力需求．有再建90亿平方米停车场这可能适合遮阳与太阳能集热器产生另外40%的电力需求。以及某些农作物在太阳能收集器提供的部分树荫下生长良好．屋顶太阳能发电地点离使用地点更近，减少了对又长又贵又浪费能源的输电线路的需求。
太阳能电池板的效率正在提高，因此在更小的面积内产生更多的电力。水电和近海风能对可再生能源的贡献将进一步减少建造太阳能的需求。使用这些方法，土地利用将不再是一个问题。
全电力化将使太阳能所需土地增加一倍
上述估计数没有考虑“使激动现在运动和电动汽车的广泛采用，包括轿车、卡车、公共汽车和公共交通车队。此外，绿色氢气将由可再生电力生产。根据普林斯顿大学的一项研究，如果我们把所有的东西都通电，我们的用电量很可能在2050年之前翻一番。这将需要太阳能的大规模扩张，这将导致大量土地不再用于住房和农业。
解决方案:如果所有的新建筑和住宅都按照零能源或被动式住宅的标准建造，而现有的建筑也朝着零能源的方向发展，那么来自全电动住宅和建筑的电力需求将大幅减少。屋顶太阳能收集器将减少公用事业电力的负担。新型电动汽车的外壳上也可能有太阳能收集器。热泵暖通空调和水加热系统的效率提高将补充太阳能电池效率的提高。
可再生能源驱动的未来正在到来
虽然在通往完全可再生能源系统的道路上还存在一些严重的挑战，但也有很多潜在的解决方案。多亏了成千上万的小型技术创新，向主要基于太阳能、全可再生能源驱动的经济转变的理论挑战正在得到解决。我们都可以通过创造对现有产品的需求来帮助加快这一进程——太阳能电池板、电池存储、热泵、“智能”电网感知设备、电动汽车，以及全电动零能源或被动房屋住宅和建筑。随着需求的增长，创新将增加，价格将下降——这将导致零能源生活方式的普遍采用。我们所要做的就是照亮挑战。
乔·艾默生是零能源计划这里是本文最初发表的地方。经允许在此转载。
22日评论
伟大的文章。这种情况需要许多解决方案，每个方案都有助于实现这一目标。另一个你没有过多提及的领域是节约:提高效率和减少浪费，特别是在石油和天然气产品方面，采用在燃料和材料使用方面效率更高的制造工艺。
至于那些使用过的太阳能电池板，如果还有一些寿命的话，它们相对来说比较轻，而且容易运输。我知道在非洲的一些农村，如果它们被捐赠，他们会很乐意拥有它们。美国政府应该为这种贸易提供广泛的便利。
我喜欢你提到的保护。这似乎从来不是优先考虑的事情。这个方法似乎更像是，我们低效的行为能有多高效?如果我们只是共同努力，我们能节约多少将是令人难以置信的。
我可以预见美国政府未来会向第三世界国家运送装满用过的太阳能板的集装箱，这些集装箱的后面有足够的空间为出价最高的人存放武器和其他违禁品。免费送货。
我会记住这句话:“我们低效的行为能有多高效?”我必须承认，思考如何制造、设计东西和酷炫的新玩意更性感。但有时你不建造或不购买的东西对环境来说是最好的。这就是为什么64岁的我从来没有买过新车的原因之一(周围有很好的二手车，我为什么要买呢)。
我希望你对运输武器的怀疑是没有根据的，但历史确实表明这不是没有必要的，可悲的是....我与中非合作，有时在中非工作的一个原因是，美国似乎已经抛弃了它，然而我们星球和人类的未来在很大程度上取决于这个地区和生活在那里的人民能否以公平和可持续的方式繁荣发展。希望未来我们能在军事考虑之外的基础上建立良好关系。
你让我估计了一些数字。在美国，大约有3亿个太阳能组件在运行，大约有4亿支枪被平民拥有。增长率分别为每年6000万和1800万左右。
詹姆斯,
我非常重视你的观点:“……我们低效的行为能有多高效?如果我们只是共同努力，我们能节约多少……”这让我想起我正在读的劳埃德·奥尔特的书，《1.5度的生活方式》，你可以看一下在这里．从本质上讲，劳埃德传达的信息是，我们每个人都有责任采取应对气候变化的行动，强调的应该是充足，而不是效率，即学会用更少的资源生活——而不是让我们低效的行为变得更高效。这也是我的座右铭。
“世界气候目标”，减去中国、印度和你指的每一个发展中国家。
你猜想人们会负责使用旧的太阳能电池板是一个幻想。https://www.nytimes.com/2019/05/12/climate/electronic-marvels-turn-into-dangerous-trash-in-east-africa.html
不，问题不在于电池板，而在于电池，这些问题都是可以解决的。此外，这主要是在拥有许多电子设备的大城市中出现的问题;而不是在我工作的农村，那里几乎没有浪费。仅仅是在当地学校运行几台电脑或智能平板电脑的能力——连接到现有的3G网络——就能对孩子们产生巨大的影响，也能让他们了解这个正在侵蚀他们的村庄却没有给予他们足够资源的世界。
谢谢你没有愤世嫉俗，感谢你对那些可能不那么明智的人有耐心。愤世嫉俗比尽力提供帮助容易得多，因为乐于助人的人很容易失望。
对于你的观点:当然，贫穷国家的人们会很乐意使用过时的技术，就像他们一直做的那样，如果它可以用于旧的汽车/手机等，那么它当然可以用于旧的太阳能电池板。
第三世界永远接受用过的东西。尽管这看起来很好，但它确实强调了一个事实:我们生活在一个由少数人控制的星球上，没有人人平等，消费为王。
想象一个没有第一和第三世界的星球。一个不以炫耀性消费为基础的星球，没有权利和控制的分级体系，所有人都拥有公平和目标。
模仿第一世界的行为不是这个星球可持续未来的答案。每天有80亿人试图加入它的行列，但它没有起作用。我们需要根本性的转变。
使用旧的太阳能电池板并不是“模仿第一世界的行为”。我宁愿生活在乌托邦里吗?绝对的。既然这不是一个选择，那就让我们试着以一种合理的对地球友好的方式生活吧。如果你想让世界变得更公平，就像OP一样，很好。我只是不明白为什么有人会反对他的建议，把旧的太阳能电池板送去贫穷国家，而不是扔掉。
事实上，我的经验是，那些生活在资源匮乏地区的人，如果他们有合理的机会选择一条好的道路，而不是迫于外部压力而选择错误的道路，他们往往能很好地管理他们所拥有的环境和资源。他们实际上比西方人更有可能做得更好。一个很好的例子是，我在中非支持的组织经常雇佣偷猎者来帮助烹饪和分发食物给我们建立的幼儿园，我们也为这些人提供其他工作，一方面是因为这使他们远离偷猎，另一方面是因为他们通常是非常有技能的人，他们乐于放弃偷猎，以获得更高产和可持续的生计。他们比任何人都清楚，随着动物的消失，偷猎是不可持续的。只是给他们一个其他职业的机会，是一个很好的方式来帮助环境和在同一时间的孩子在村里。
绿色氢气是一场闹剧
https://www.rechargenews.com/energy-transition/green-hydrogen-is-too-expensive-these-38-government-policies-are-needed-to-make-it-viable/2-1-1095533
同意，一般来说…它既复杂又昂贵，目前还被那些依赖易燃气体管道的人积极用作“绿色清洗”策略。但它有可能成为一种储存廉价太阳能产生的能量的方式。
哇，难怪我们找不到前进的路。谈话内容从试图通过可持续能源和环境保护来拯救地球，到在集装箱船上走私武器。如果我们能利用这些负能量我们什么都做不了。
关于已耗尽的面板的潜在问题的翔实文章。这个问题虽然重要，但比燃烧化石燃料的后果更容易解决。
这里有一些正能量。这是我们在卢旺达班达村资助的医疗中心，距离最近的铺有路面的道路有2小时的路程，在一个除了几块太阳能电池板外没有电的村庄。都是手工完成的。看看这建筑工程多漂亮。由当地工匠…高质量的混凝土由低水平的波特兰(虽然冻融循环不是一个问题)和木板手工锯自当地(虽然不是本地)桉树
尼克,
做得好!
谢谢!…但我们只是提供资金——当地村民提供辛勤的劳动和技术。这是一张锯木工用老式方法将硬木锯成木材的图片——我想我在之前的帖子中提到过
“删除”
“删除”
你有编辑吗?你为什么不保留一个普通的数学参考?先是英亩，然后是平方米，千瓦，太瓦拜托，这太可悲了。吻! !
我同意如果平方面积的数字是相同的单位会更好!
据FWIW报道，这篇文章称将需要1100万英亩的太阳能电池板。后面提到的80亿平方米的屋顶和90亿平方米的停车场，加起来大约有400万英亩。如果我没算错的话。
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