9 Въздействия върху околната среда на фотоволтаичните системи

Казано по-просто, когато обсъждаме въздействието на фотоволтаичните системи върху околната среда, ние обсъждаме ефектите на слънчевите енергийни системи върху околната среда.

Слънцето е огромен енергиен източник, който е открит съвсем наскоро. То предлага изобилие от ресурси, които могат да произвеждат устойчива, чиста и незамърсяваща електроенергия , което означава, че няма емисии, които допринасят за глобалното затопляне.

През последните години беше установено, че слънчевата енергия може да бъде уловена и съхранявана за използване в световен мащаб с надеждата в крайна сметка да измести традиционните енергийни източници. С изместването на вниманието на всички към по-екологични енергийни източници, слънчевата енергия става все по-важна.

В момента слънчевата енергия представлява 1.7% от световното производство на електроенергия. Както производствените техники, така и използваните материали са отбелязали значителен напредък.

Въздействие върху околната среда на фотоволтаичните системи

Преди слънчевата енергия да може да се използва като истински чист източник на енергия, все още трябва да се преодолеят няколко екологични пречки. Сред тях са

  • Земеползването
  • Използване на вода
  • Въздействие върху водните, въздушните и почвените ресурси
  • Опасни материали
  • Производство на слънчеви панели
  • Почистване на полупроводници
  • Замърсители и слънчеви отпадъци
  • Екологични рискове от минното дело
  • Въздействие върху околната среда от транспортирането на слънчеви панели 

1. Земеползване

По-големите слънчеви инсталации от комунален мащаб могат да причинят опасения относно загубата на местообитания и деградацията на земята , в зависимост от това къде се намират. Общата необходима площ варира в зависимост от технологията, местоположението, топографията и интензивността на слънчевите ресурси.

Счита се, че фотоволтаичните системи от комунален мащаб изискват между 3.5 и 10 акра на мегават, докато CSP съоръженията се оценяват на между 4 и 16.5 акра на мегават.

Слънчевите инсталации имат по-малък шанс да съществуват съвместно със селскостопански цели, отколкото вятърните съоръжения. Слънчевите системи с мащаб на комунални услуги обаче могат да намалят отрицателното си въздействие върху околната среда, като бъдат инсталирани в по-малко желани зони, като изоставени индустриални зони, бивши мини или съществуващи преносни и транспортни линии.

По-малките слънчеви фотоволтаични масиви имат по-малко влияние върху използването на земята и могат да бъдат инсталирани в жилищни или търговски имоти.

2. Използване на вода

Слънчевите фотоволтаични клетки могат да генерират електричество без нужда от вода. Все пак малко вода се използва в производството на слънчеви фотоволтаични компоненти, точно както във всеки друг производствен процес.

Водата е необходима за охлаждане в концентрираните слънчеви топлинни централи (КСЦ), както и в други топлоелектрически централи. Видът на охладителната система, местоположението на централата и дизайнът на централата влияят върху количеството използвана вода.

За всеки мегаватчас генерирана енергия, CSP инсталациите с охладителни кули и технология за мокра рециркулация премахват 600–650 галона вода. Тъй като водата не се губи като пара, съоръженията на CSP, използващи технология за еднократно охлаждане, имат по-високи нива на изтегляне на вода, но по-ниско общо потребление на вода.

Близо 90% по-малко вода се използва в съоръженията на CSP, когато се внедри технология за сухо охлаждане. По-ниската ефективност и увеличените разходи обаче са разходите, свързани с тези икономии на вода. Освен това ефективността на техниката на сухо охлаждане намалява драстично над 100 градуса по Фаренхайт.

3. Въздействие върху водните, въздушните и почвените ресурси

Развитието на широкомащабно слънчево съоръжение изисква профилиране и разчистване, което променя дренажните пътища, уплътнява почвата и увеличава ерозията.

Консумацията на вода от централните охладителни системи е проблем в сухи среди, тъй като нарастващото търсене на вода може да окаже натиск върху наличните запаси и да доведе до разливи на химикали от съоръженията, които биха могли да замърсят подпочвените води или околността.

Изграждането на съоръжения за слънчева енергия може да създаде рискове за качеството на въздуха, подобно на развитието на всеки голям индустриален комплекс. Тези опасности включват разпространението на болести, пренасяни от почвата, и увеличаването на частиците във въздуха, които замърсяват водните запаси.

4. Опасни материали

Много опасни съединения се използват в процеса на производство на фотоволтаични клетки; по-голямата част от тези материали се използват за почистване и пречистване на повърхността на полупроводника. Тези вещества включват солна киселина, сярна киселина, азотна киселина, флуороводород, 1,1,1-трихлороетан и ацетон.

Те са сравними с тези, използвани в общия бизнес с полупроводници. Видът клетка, необходимата степен на почистване и размерът на силиконовата пластина влияят върху количеството и вида на използваните химикали.

Има опасения за работниците, които вдишват силиконов прах. За да се предотврати излагането на работниците на токсични химикали и да се гарантира, че отпадъчните продукти от производството се изхвърлят по подходящ начин, производителите на PV са длъжни да спазват правилата на САЩ.

В сравнение с конвенционалните силициеви фотоволтаични клетки, тънкослойните фотоволтаични клетки съдържат няколко по-опасни компонента, като галиев арсенид, медно-индиев галиев диселенид и кадмиев телурид. Неадекватното боравене и изхвърляне на тези елементи може да представлява значителен риск за околната среда или общественото здраве.

Поради това производителите са финансово мотивирани да гарантират, че тези изключително ценни и често необичайни материали се рециклират, а не се изхвърлят.

5. Производство на слънчеви панели

Производството на слънчеви панели използва много ресурси, включително промишлени материали, изкопаеми горива и големи количества вода. Основният енергиен източник, използван при производството на слънчеви панели, са въглищата, което е пряко свързано с по-високите въглеродни емисии.

В процеса на производство на слънчеви панели се използват както натриев хидроксид, така и флуороводородна киселина. И за двете са необходими строги правила за обработка и елиминиране на опасни отпадъчни води. Междувременно работниците в съоръжения, които произвеждат слънчеви панели, трябва да бъдат защитени от тези опасни вещества. Това включва контролирани предпазни мерки.

Според проучвания по време на производствения процес силициевите частици се изхвърлят в околната среда и причиняват силикоза при тези, за които е известно, че са влезли в контакт с тях. Доказано е, че индивиди, които са изложени на силициеви частици по време на производствения процес, могат да развият силикоза.

6. Почистване на полупроводници

Фотоволтаичните (PV) клетки са направени от полупроводникови пластини, които се почистват с помощта на токсични химически вещества. Те се състоят от сярна и флуороводородна киселина.

За да се премахнат щетите и да се създаде подходяща текстура на повърхността, този процес на почистване е от решаващо значение. Флуороводородната киселина, от друга страна, може да разяде тъканите и да декалцира костите, което го прави фатално за незащитен човек. Трябва да се борави и изхвърля много внимателно.

Тъй като натриевият хидроксид е по-лесен за работа и изхвърляне и представлява по-малък риск за здравето на служителите, той може да бъде по-безопасен вариант.

7. Замърсители и слънчеви отпадъци

Тъй като първите няколко инсталирани комплекта панели едва сега започват да изтичат, проблемът с рециклирането на остарели слънчеви панели не привлече много внимание. Боравенето с фотоволтаични панели с изтекъл срок на годност се превръща в критичен проблем сега, когато техният срок на годност наближава.

Въпреки че оловото и кадмият присъстват в слънчевите панели – и за двата е известно, че причиняват рак – те се състоят предимно от стъкло. В резултат на това има опасения за безопасността на замърсителите. Отстраняването на примеси ще струва допълнително рециклирането на тези компоненти.

В момента остарелите слънчеви панели често се изхвърлят на сметища , тъй като не могат лесно да бъдат пренаредени. Тъй като панелите съдържат вредни химикали, съществуват значителни екологични опасности, свързани с тази техника.

Дъждовната вода има потенциала да изхвърля и отмива кадмий, който след това се просмуква в почвата и замърсява околната среда.

8. Екологични рискове от минното дело

По-голямата част от съвременните технологии използват редки минерали в производството си. Подобно на това, фотоволтаичните панели използват над 19 от тези необичайни минерали.

Това са ограничени ресурси, които усърдно се събират на много места по света. Докато нациите работят за увеличаване на производството на възобновяема енергия и задоволяване на потребителското търсене на технологии, има невероятно голямо търсене на тези минерали.

Изследванията показват, че няма да има достатъчно индий, компонент, използван във фотоволтаичните панели, за да отговори на огромното търсене и да подхранва тази зелена революция.

Тези резултати са тревожни, а въздействието на минното дело ги прави още по-тревожни. Доказано е, че минното дело причинява потъвания, загуба на биоразнообразие и отравяне на съседните водни потоци от изключително киселинни метални отпадъци.

9. Въздействие върху околната среда от транспортирането на слънчеви панели 

Емисиите, свързани с транспорта, от слънчевите панели представляват допълнителен проблем. Въпреки че се произвеждат по целия свят, слънчевите панели се произвеждат предимно в Китай, Съединените щати и Европа. Освен това, частите за слънчеви панели, произведени в една държава, може да се наложи да бъдат изпратени до друга.

Честно казано, трудно е да се оцени точният въглероден отпечатък, свързан с всяка стъпка от производствения процес на какъвто и да е вид слънчев панел. Ефектите от производството на слънчеви панели върху околната среда не са били обстойно проучени или документирани.

Според доклади обаче, Коалицията за прозрачност в изследванията на материалите се опитва да определи количествено и да разкрие въглеродния отпечатък от минното дело, производството и доставката на слънчеви панели.

Прави впечатление, че количеството въглеродни емисии, генерирани по време на производството на слънчеви панели, е далеч по-ниско от това на конвенционалните енергийни съоръжения и много по-ниско от това при добива на въглища , фракинга или сондирането на нефт.

Често срещан проблем със слънчевите панели обаче е какво се случва с тях след типичния им живот от 25 години, който надхвърля производството.

Заключение

Въпреки че слънчевата енергия не е безупречна, като цяло тя има положително нетно екологично и финансово въздействие.

Да, добивът и производството на слънчеви панели отнемат огромни количества енергия и да, процесът включва използването на химикали. Въпреки това, противно на това, което показват данните, тези два безспорни факта не означават, че слънчевите панели имат нетен отрицателен ефект.

След по-малко от две години енергията, използвана за производството на слънчев панел, ще бъде възстановена. Дори когато слънчевата енергия се разглежда по време на етапите на производство и обработка, произведените емисии са 3–25 пъти по-ниски, отколкото когато същото количество енергия се произвежда с помощта на изкопаеми горива. 

използването на слънчева енергия има по-малко емисии от използването на което и да е изкопаемо гориво, особено въглища, което го прави много изгодна технология.

Препоръки