商业温室苗圃中以光伏支持电加热替代柴油加热的生命周期评估与运行实证研究

《Sustainability》：Life Cycle Assessment of Energy Transition in Greenhouse Tomato Seedling Production: From Fossil Fuels to Photovoltaics

　　

摘要

温室生产通常需要消耗大量的加热能量，若使用化石燃料会造成显著的环境影响。本研究将生命周期评估（LCA）、工程容量测算和事后运行评估相结合，探讨在商业苗圃中用光伏支持的电加热替代柴油加热的可行性与环境效益。基于第一个种植周期的数据进行的基线LCA分析显示，柴油加热是主要的环境影响热点，占碳足迹的52.3%。同期反事实情景在所有非加热清单流量保持不变的前提下，将3500升柴油提供的有效加热服务替换为22,409千瓦时电力（基于光伏电力数据集建模）。单位苗的碳足迹从2.47×10^?2降至1.36×10^?2 kg CO₂当量。与化石燃料相关的影响也有所降低，但光伏电力增加了矿物和金属资源的消耗以及部分上游环节的影响。工程评估估算需26.4千瓦的加热功率和7918千瓦时的季节用电量。在实际运行中，安装了一台10千瓦电暖风机，在第二个种植周期内消耗了4141千瓦时电力。在同周期对照比较下，用光伏支持的电加热替代柴油加热使碳足迹降低了44.8%。第二个种植周期的运行LCA结果为1.25×10^?2 kg CO₂当量每株苗，较第一周期约降低49%。由于各周期之间的产量及其他清单输入也存在差异，这一年度间变化作为补充性的运行观察结果予以报告，而非归因于加热系统转换的独立效应。本研究为商业温室苗圃中以光伏支持的电加热替代柴油加热的环境效益、权衡关系及运行影响提供了特定案例的证据。