染料敏化太陽能電池生命週期之碳足跡及水足跡評估

Life Cycle Carbon and Water Footprinting for Dye Sensitized Solar Cell

楊士瑩(Shin-Ying Yang)

指導教授 ： 胡憲倫

國立臺北科技大學/工程學院/環境工程與管理研究所/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2012.00542

摘要

全球現今面臨著氣候變遷及全球暖化造成的全球環境議題，影響的層面亦包含水，根據文獻，若氣溫持續升高，在2020年缺水人口將高達4億到17億人口；除了環境問題外，傳統化石能源有限帶來的能源危機，亦是一個嚴重的問題，以台灣地區來說，由於資源缺乏，需求大都仰賴進口，根據經濟部能源局的統計資料，台灣地區在2010年能源供給量有99.39%來自進口；在能源及水資源如此重要的時代，加上環境衝擊的影響，再生能源的發展可以說是相當重要。染料敏化太陽能電池，屬於第三代太陽能電池，透過一連串的轉換，將太陽能轉換成我們使用的電力，雖然太陽能電池在發電過程並不會有碳排放及水資源消耗，但考慮完整的生命週期，在其他階段亦有碳排放及水資源消耗。因此本研究以生命週期的思維，包含從原料開採、製造及組裝、運輸、使用到最終廢棄處置，並輔以生命週期軟體GaBi 5進行染料敏化太陽能電池整個完整發電系統，其生命週期之碳足跡及水足跡的計算。並且透過架設地點與台灣地區日射資料庫，計算染料敏化太陽能電池之預期總發電量，並將碳足跡及水足跡計算結果與預期總發電量相除，得到染料敏化太陽能電池生命週期每度發電之碳足跡及水足跡。本研究之染料敏化太陽能電池其整體之碳足跡為342.44 kgCO2eq，而水足跡為7,409,280 L，而計算染料敏化太陽能電池之預期總發電量為2,431.7 kWh，將生產過程中透入之能源與之相除則能得到能源回收時間(Energy Pay Back Time, EPBT)為0.7年，而每度發電之碳足跡為0.141 kgCO2eq/kWh，每度發電之水足跡為3,050 L/kWh。

關鍵字

生命週期評估 ； 碳足跡評估 ； 水足跡評估 ； 染料敏化太陽能電池

並列摘要

Our living planet is facing global climate change and lots of other environmental problems. It alos includes water problems. According to the literature, if the temperature continues to rise, the population which affected by the shortage of water will be as high as 400 to 1,700 million in 2020. In addition to environmental and water problems, energy is also a serious problem. In Taiwan, energy demand relies mostly on importation (99.39%). While the importance of energy and water resources is higher than before, it is believe that we need to focus on developing renewable energy. Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) is one kind of solar cells of the third generations. Solar energy can be transformed into power through several mechanisms. Although there is no carbon dioxide released and water consumed during the power generation stage, we need to consider the impact of the whole life cycle. In this study, life cycle stages of solar cell, including material mining, manufacturing and assembling, transport, using and final disposal are considered. Life cycle assessment software- GaBi 5 was used for calculating the carbon footprint and water footprint of DSSC. The results showed that the carbon footprint and water footprint of whole DSSC power generation system are 342.44 kg CO2 and 7,409,280 L, respectively. To convert the results into per kWh electricity produced, the results become 0.141 kg CO2/kWh and 3,050 L/kWh for the carbon footprint and water footprint, respectively.

並列關鍵字

Life Cycle Assessment ； Carbon Footprint Assessment ； Water Footprint Assessment ； Dye Sensitized Solar Cell

參考文獻

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