Estimating the environmental impact of emerging technologies at different stages of development is uncertain but necessary to guide investment, research, and development. Here, we propose a systematic procedure to assess the future impacts of emerging technologies. In the technology development stage (technology readiness level < 9), the recommended experience mechanisms to take into account are (a) process changes, (b) size scaling effects, and (c) process synergies. These developments can be based on previous experience with similar technologies or quantified through regression or engineering dimension calculations. In the industrial development phase, (d) industrial learning, based on experience curves or roadmaps, and (e) external developments should be included. External developments, such as changes in the electricity mix can be included with information from integrated assessment models. We show the applicability of our approach with the greenhouse gas (GHG) footprint evaluation for the production of copper indium gallium (di)selenide (CIGS) photovoltaic laminate. We found that the GHG footprint per kilowatt peak of produced CIGS laminate is expected to decrease by 83% going from pilot to mature industrial scale production with the largest decrease being due to expected process changes. The feasibility of applying our approach in practice would greatly benefit from the development of a database containing information on size scaling and experience rates for a wide variety of materials, products, and technologies.

中文翻译：

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一种评估新兴技术对环境的影响的系统方法：以CIGS太阳能光伏层压板的温室气体足迹为例

估算新兴技术在不同开发阶段的环境影响尚不确定，但对于指导投资，研究和开发是必要的。在这里，我们提出了一种系统的程序来评估新兴技术的未来影响。在技​​术开发阶段（技术准备水平<9），建议考虑的经验机制是（a）过程更改，（b）规模缩放效应和（c）过程协同作用。这些发展可以基于类似技术的先前经验，或者通过回归或工程尺寸计算进行量化。在工业发展阶段，应包括（d）基于经验曲线或路线图的工业学习，以及（e）外部发展。外部发展，例如，电力结构的变化可以包含在综合评估模型的信息中。我们展示了我们的方法与温室气体（GHG）足迹评估在铜铟镓硒（CIGS）光伏层压板生产中的适用性。我们发现，从中试规模到成熟的工业规模生产，预计生产的CIGS层压板每千瓦峰值的温室气体足迹将减少83％，其中最大的减少是由于预期的工艺变化。在实践中应用我们的方法的可行性将极大地受益于数据库的开发，该数据库包含有关各种材料，产品和技术的尺寸缩放和使用率的信息。我们展示了我们的方法与温室气体（GHG）足迹评估在铜铟镓硒（CIGS）光伏层压板生产中的适用性。我们发现，从中试规模到成熟的工业规模生产，预计生产的CIGS层压板每千瓦峰值的温室气体足迹将减少83％，其中最大的减少是由于预期的工艺变化。在实践中应用我们的方法的可行性将极大地受益于数据库的开发，该数据库包含有关各种材料，产品和技术的尺寸缩放和使用率的信息。我们展示了我们的方法与温室气体（GHG）足迹评估在铜铟镓硒（CIGS）光伏层压板生产中的适用性。我们发现，从中试规模到成熟的工业规模生产，预计生产的CIGS层压板每千瓦峰值的温室气体足迹将减少83％，其中最大的减少是由于预期的工艺变化。在实践中应用我们的方法的可行性将极大地受益于数据库的开发，该数据库包含有关各种材料，产品和技术的尺寸缩放和经验率的信息。我们发现，从中试规模到成熟的工业规模生产，预计生产的CIGS层压板每千瓦峰值的温室气体足迹将减少83％，其中最大的减少是由于预期的工艺变化。在实践中应用我们的方法的可行性将极大地受益于数据库的开发，该数据库包含有关各种材料，产品和技术的尺寸缩放和使用率的信息。我们发现，从中试规模到成熟的工业规模生产，预计生产的CIGS层压板每千瓦峰值的温室气体足迹将减少83％，其中最大的减少是由于预期的工艺变化。在实践中应用我们的方法的可行性将极大地受益于数据库的开发，该数据库包含有关各种材料，产品和技术的尺寸缩放和使用率的信息。