将当前的线性经济转向循环经济预计会对环境、经济和社会产生影响。各种建模方法,包括经济投入产出建模、生命周期评估、基于代理的建模和系统动力学,都已用于研究循环供应链并分析其影响。本文介绍了新开发的循环经济生命周期评估和可视化 (CELAVI) 框架,该框架旨在模拟随着循环性的提高,供应链的影响可能如何变化。我们首先建立该框架,并讨论捕捉循环性转变所需的建模能力;这些能力基于这样一个事实:走向循环性的供应链是动态的,因此并不处于稳定状态,可能涵盖多个工业部门或其他相互依存的供应链,并占据很大的空间区域。为了展示 CELAVI 的能力,我们以美国德克萨斯州报废风力涡轮机叶片为例进行研究。我们的研究结果表明,根据确切的工艺成本和运输距离,机械回收可使 69% 或更多的报废涡轮叶片质量保持流通而不是被填埋,而与线性供应链相比,全球变暖潜力仅增加 7.1%。我们讨论了框架开发的后续步骤。
随着电力行业向可再生能源和储能技术应用的不断增加,新型的报废 (EOL) 材料也应运而生。预计到 2030-2050 年,太阳能光伏、风力涡轮机和电网规模电池储能系统的累计 EOL 量将分别增加 5 到 10 倍。公用事业面临的一个重大新挑战是如何有效地规划这些资产的整个生命周期,包括在各种 EOL 管理方案之间进行选择。因此,EPRI 可再生能源和电池报废战略计划 (3002016314) 应运而生,旨在为整个研究所的 EPRI 研究以及外部利益相关者、政策制定者和监管机构的研究提供一个综合平台。该计划完成后,EPRI 成立了清洁能源技术循环经济兴趣小组 (3002023087),为同行提供一个论坛,讨论领先实践、经验教训,并激励外部利益相关者关注循环经济研究重点。这些努力的目标是支持电力行业积极管理技术 EOL 问题,开发可持续解决方案,将循环经济实践纳入业务战略,并避免未来潜在的环境责任。
虽然电动汽车有望减少道路上的碳排放,但从整体生命周期的角度来看,在其电池的生产和报废管理中需要进一步考虑环境因素。最近,循环报废思维得到了推广,其策略是通过二次生命来延长退役电池的使用寿命,因为寿命延长通常在生命周期评估中受到青睐。然而,建议针对不同的锂离子化学成分,将这些策略标准化,以实现回收或重新利用的路径。这种分类主要涉及含钴阴极锂离子电池,即 NMC,它是交通运输的主导技术,以及替代技术,即 LFP,由于供应链中钴的稀缺,最近在汽车领域受到了更多的关注。这种技术转变将影响它们退役时的报废管理。在这种安排下,重新利用此类电池化学品的经济优先性需要量化。本研究评估了重新利用退役锂离子 NMC 和 LFP 电池用于电力系统中的能源套利应用的财务回报。在爱尔兰和昆士兰的市场中研究了重新利用的可行性。结果表明,与 NMC 相比,退役的锂离子 LFP 对价格波动的反应更频繁,且财务回报率更高;因此,它们具有更高的重新利用潜力,从循环经济的角度来看,将它们更多地融入新汽车中是有希望的。对于不同规模的系统和电池持续时间,已经观察到不同的回报率。与半小时和两小时持续时间的小型系统相比,中型系统中的一小时电池的经济效益更为显著。敏感性分析表明,在昆士兰这样的竞争性电力市场中,即使为重新利用的系统花费与新系统相同的资本成本,也只会产生边际财务回报,而地方当局对循环经济商业模式的进一步激励将有效地使此类投资变得可行。
净零排放目标推动了全球通过电气化实现交通运输部门脱碳。这反过来又导致了电池市场的指数级增长,反过来,人们越来越关注如何减少电池对环境的影响,促进更高效的循环经济,以实现真正的净零排放。随着这些电池达到其第一使用寿命的终点,如何收集和处理它们,以便在最终回收之前最大限度地提高它们的经济利用率,这方面的挑战也随之而来。尽管围绕这一主题的研究越来越多,但电池可以采取哪些途径的决策过程尚不清楚,而且仍然缺乏支持流程和基础设施实施的明确政策和标准。回收和第二生命应用背后的要求和挑战很复杂,并且在工业界和学术界仍在不断定义。这两种途径都依赖于电池的收集、选择和处理,并且面临着电池组拆卸的复杂性,以及电池化学性质、健康状况、尺寸和外形尺寸的多样性。有多种机会可以解决这些障碍,例如电池设计的标准化和电池报废标准的审查。这些修订可能会改善电池的整体可持续性,但可能需要政策来推动整个行业的这种转变。本文研究了政策在触发偏向某条途径的行为模式方面的影响,并提出了支持二次生命渠道的政策修订建议,同时鼓励发展高效的回收行业。这篇评论解释了报废电动汽车电池可以遵循的不同途径,要么立即回收,要么在最终回收之前用于各种二次生命应用之一。本文讨论了每条途径的挑战和障碍,同时考虑到它们相对的环境和经济可行性以及每条途径的竞争优势和劣势。本文确定了需要简化流程和明确定义决策标准的关键领域,以便可以快速确定每个报废电池的最佳途径。
Curtiss-Wright 提供全面的产品和服务,为美国能源部的国家实验室提供支持。我们的先进技术和创新解决方案已在民用反应堆中使用了 55 年以上,为全球核反应堆的安全可靠运行提供了保障。我们不断提供技术和经验,支持老化设备的管理/更换和新建,并为关键的工厂报废问题提供主动解决方案。
• 报废可再生能源设施规划的替代策略可能包括更新地面设备(例如风力涡轮机、太阳能电池板或电池),方法是用新的、更高效的涡轮机替换旧设备,或用新的、更高效的技术替换原来的涡轮机部件。这通常被称为“重新供电”,使设施继续其商业运行寿命,提供清洁、高效、低成本的能源。
可持续性挑战,包括现场影响、生命周期影响和报废处理。Kruger 对全球主要的储能系统电池和 PSH 进行了详细的比较。在原材料成本、土地需求、年度生命周期投资成本和碳排放方面(参考文献 1)。作者获得了市场趋势和战略轨道年度技术论文奖。• 对于电池系统,原材料的提取涉及可持续性问题,以及
“循环经济”是一种旨在延长产品和材料的使用寿命、延长制成品使用寿命和减少浪费的经济体系。循环经济思维正被创造性地应用于经济和产品生命周期的各个层面。这包括资源开采、产品制造、商品消费以及商品报废阶段,并广泛适用于经济和资源领域,包括水、食品、消费品以及能源和资源。
• 如何设计产品以节约能源、材料和部件 • 如何设计产品以尽量减少对环境的影响,包括原材料的提取、消耗、易于维修、维护和报废 • 可持续制造,包括使用替代能源和减少浪费的方法 • 制造过程中产生的废物、剩余物和副产品的影响,包括再利用材料下脚料、化学品、热量和水 • 处理废物的成本影响 • 全球制造对产品里程的影响。