9 Vplyvy fotovoltických systémov na životné prostredie

Jednoducho povedané, keď diskutujeme o vplyvoch fotovoltaických systémov na životné prostredie, diskutujeme o vplyvoch solárnych energetických systémov na životné prostredie.

Slnko je obrovský zdroj energie, ktorý bol objavený len nedávno. Ponúka bohaté zdroje, ktoré dokážu vyrábať udržateľnú, čistú a neznečisťujúcu elektrinu , čo znamená, že nevznikajú žiadne emisie, ktoré by prispievali ku globálnemu otepľovaniu.

V posledných rokoch sa zistilo, že slnečná energia môže byť zachytená a uskladnená na použitie na celom svete s nádejou, že nakoniec vytlačí tradičné zdroje energie. Keď sa pozornosť každého presúva na ekologickejšie zdroje energie, solárna energia sa stáva čoraz dôležitejšou.

V súčasnosti solárna energia predstavuje 1.7 % celosvetovej výroby elektriny. Výrobné techniky aj použité materiály zaznamenali výrazný pokrok.

Vplyvy fotovoltických systémov na životné prostredie

Predtým, ako bude možné využívať slnečnú energiu ako skutočne čistý zdroj energie, je ešte potrebné vyriešiť niekoľko environmentálnych prekážok. Medzi nimi sú

  • Využitie pôdy
  • Použitie vody
  • Účinky na vodné, vzduchové a pôdne zdroje
  • Nebezpečné materiály
  • Výroba solárnych panelov
  • Čistenie polovodičov
  • Znečisťujúce látky a solárny odpad
  • Environmentálne riziká ťažby
  • Vplyv prepravy solárnych panelov na životné prostredie 

1. Využitie pôdy

Väčšie úžitkové solárne inštalácie môžu spôsobiť obavy zo straty biotopov a degradácie pôdy v závislosti od ich umiestnenia. Celková potrebná plocha pôdy sa líši v závislosti od technológie, lokality, topografie a intenzity využívania solárnych zdrojov.

Odhaduje sa, že fotovoltaické systémy vo verejnom meradle vyžadujú 3.5 až 10 akrov na megawatt, zatiaľ čo zariadenia CSP si vyžadujú 4 až 16.5 akrov na megawatt.

Solárne zariadenia majú menšiu šancu na koexistenciu s poľnohospodárskym využitím ako veterné zariadenia. Úžitkové solárne systémy však môžu znížiť svoje negatívne účinky na životné prostredie tým, že sa inštalujú v menej žiaducich oblastiach, ako sú brownfieldy, bývalé bane alebo existujúce prenosové a dopravné vedenia.

Menšie solárne fotovoltaické polia majú menší vplyv na využitie pôdy a môžu byť inštalované na obytných alebo komerčných nehnuteľnostiach.

2. Použitie vody

Solárne fotovoltaické články dokážu vyrábať elektrinu bez potreby vody. Napriek tomu sa určité množstvo vody využíva pri výrobe solárnych fotovoltaických komponentov, rovnako ako v akomkoľvek inom výrobnom procese.

Voda je nevyhnutná na chladenie v koncentrovaných solárnych termálnych elektrárňach (CSP), rovnako ako v iných tepelných elektrárňach. Typ chladiaceho systému, umiestnenie elektrárne a jej konštrukcia ovplyvňujú množstvo spotrebovanej vody.

Za každú megawatthodinu vyrobenej energie odoberú zariadenia CSP s chladiacimi vežami a technológiou mokrej recirkulácie 600 – 650 galónov vody. Pretože sa voda nestráca ako para, zariadenia CSP využívajúce technológiu prietokového chladenia majú vyššie úrovne odberu vody, ale nižšiu celkovú spotrebu vody.

Pri implementácii technológie suchého chladenia sa v zariadeniach CSP spotrebuje takmer o 90 % menej vody. Nižšia účinnosť a zvýšené náklady sú však náklady spojené s týmito úsporami vody. Okrem toho účinnosť techniky suchého chladenia dramaticky klesá nad 100 stupňov Fahrenheita.

3. Účinky na vodné, vzduchové a pôdne zdroje

Rozsiahla výstavba solárnych zariadení si vyžaduje triedenie a čistenie, ktoré mení drenážne cesty, zhutňuje pôdu a zvyšuje eróziu.

Spotreba vody centrálnymi chladiacimi systémami je v suchom prostredí problémom, pretože rastúci dopyt po vode by mohol zaťažiť dostupné zásoby a viesť k únikom chemikálií zo zariadení, ktoré by mohli kontaminovať podzemnú vodu alebo okolie.

Budovanie zariadení na solárnu energiu môže predstavovať riziká pre kvalitu ovzdušia, podobne ako pri výstavbe akéhokoľvek veľkého priemyselného komplexu. Medzi tieto nebezpečenstvá patrí šírenie chorôb prenášaných pôdou a nárast častíc vo vzduchu, ktoré kontaminujú zásoby vody.

4. Nebezpečné materiály

V procese výroby PV článkov sa používa veľa nebezpečných zlúčenín; väčšina týchto materiálov sa používa na čistenie a čistenie povrchu polovodičov. Medzi tieto látky patrí kyselina chlorovodíková, kyselina sírová, kyselina dusičná, fluorovodík, 1,1,1-trichlóretán a acetón.

Sú porovnateľné s tými, ktoré sa používajú vo všeobecnom obchode s polovodičmi. Druh článku, požadovaný stupeň čistenia a veľkosť kremíkového plátku ovplyvňujú množstvo a druh použitých chemikálií.

Existujú obavy pracovníkov, ktorí dýchajú kremíkový prach. Aby sa predišlo vystaveniu pracovníkov toxickým chemikáliám a aby sa zaručilo, že výrobné odpady budú náležite zlikvidované, musia výrobcovia fotovoltických zariadení dodržiavať pravidlá USA.

V porovnaní s bežnými kremíkovými fotovoltaickými článkami obsahujú tenkovrstvové fotovoltické články niekoľko nebezpečnejších zložiek, ako je arzenid gália, diselenid medi a india, gálium a telurid kadmia. Neadekvátna manipulácia a likvidácia týchto položiek môže predstavovať značné riziko pre životné prostredie alebo verejné zdravie.

Výrobcovia sú preto finančne motivovaní, aby zabezpečili, že tieto mimoriadne vzácne a často neobvyklé materiály budú recyklované a nie vyradené.

5. Výroba solárnych panelov

Výroba solárnych panelov spotrebuje veľa zdrojov vrátane priemyselných materiálov, fosílnych palív a veľkého objemu vody. Hlavným zdrojom energie používaným pri výrobe solárnych panelov je uhlie, ktoré priamo súvisí s vyššími emisiami uhlíka.

V procese výroby solárnych panelov sa používa hydroxid sodný a kyselina fluorovodíková. V oboch prípadoch sú potrebné prísne pravidlá nakladania s nebezpečnými odpadovými vodami a ich odstraňovania. Medzitým musia byť pracovníci v zariadeniach, ktoré vyrábajú solárne panely, chránení pred týmito nebezpečnými látkami. To zahŕňa kontrolované záruky.

Podľa štúdií sa počas výrobného procesu kremíkové častice uvoľňujú do okolia a spôsobujú silikózu u tých, o ktorých je známe, že s nimi prišli do kontaktu. Bolo preukázané, že u jedincov, ktorí sú počas výrobného procesu vystavení časticiam kremíka, sa môže vyvinúť silikóza.

6. Čistenie polovodičov

Fotovoltické (PV) články sú vyrobené z polovodičových doštičiek, ktoré sa čistia pomocou toxických chemických látok. Pozostávajú z kyseliny sírovej a fluorovodíkovej.

Na odstránenie poškodenia a vytvorenie správnej štruktúry povrchu je tento proces čistenia kľúčový. Kyselina fluorovodíková na druhej strane môže naleptávať tkanivo a odvápňovať kosti, čo je pre nechráneného človeka smrteľné. Musí sa s ním zaobchádzať a likvidovať ho veľmi opatrne.

Keďže s hydroxidom sodným sa ľahšie manipuluje a jeho likvidácia predstavuje menšie riziko pre zdravie zamestnancov, môže to byť bezpečnejšia možnosť.

7. Znečisťujúce látky a solárny odpad

Vzhľadom na to, že prvým pár inštalovaným súpravám panelov sa končí platnosť až teraz, problém recyklácie zastaraných solárnych panelov si nezískal veľkú pozornosť. Manipulácia s exspirovanými fotovoltaickými panelmi sa v súčasnosti, keď sa blíži ich expirácia, stáva kritickým problémom.

Hoci olovo a kadmium sú prítomné v solárnych paneloch – o oboch je známe, že spôsobujú rakovinu – sú primárne zložené zo skla. V dôsledku toho existujú obavy o bezpečnosť kontaminantov. Odstránenie nečistôt bude stáť dodatočne za recykláciu týchto komponentov.

V súčasnosti sa zastarané solárne panely často likvidujú na skládkach , pretože sa nedajú ľahko opätovne využiť. Keďže panely obsahujú škodlivé chemikálie, s touto technikou sú spojené značné environmentálne riziká.

Dažďová voda má potenciál vypúšťať a zmývať kadmium, ktoré následne presakuje do pôdy a kontaminuje okolité prostredie.

8. Environmentálne riziká ťažby

Väčšina moderných technológií využíva pri výrobe vzácne minerály. Podobne ako toto, fotovoltické panely využívajú viac ako 19 týchto nezvyčajných minerálov.

Ide o obmedzené zdroje, ktoré sa vytrvalo zbierajú na mnohých miestach po celom svete. Keďže národy pracujú na zvýšení výroby obnoviteľnej energie a uspokojení dopytu spotrebiteľov po technológiách, existuje neuveriteľne vysoký dopyt po týchto mineráloch.

Výskum naznačuje, že nebude dostatok india, komponentu používaného vo fotovoltaických paneloch, aby uspokojil obrovský dopyt a podporil túto zelenú revolúciu.

Tieto výsledky sú alarmujúce a vplyv ťažby ich ešte zhoršuje. Bolo preukázané, že ťažba spôsobuje prepadliny, stratu biodiverzity a otravu okolitých vodných tokov extrémne kyslým kovovým odpadom.

9. Vplyv prepravy solárnych panelov na životné prostredie 

Ďalší problém predstavujú emisie súvisiace s dopravou zo solárnych panelov. Hoci sa solárne panely vyrábajú po celom svete, väčšinou sa vyrábajú v Číne, Spojených štátoch a Európe. Okrem toho, súčiastky pre solárne panely vyrobené v jednej krajine môže byť potrebné prepravovať do inej.

Úprimne povedané, je náročné odhadnúť presnú uhlíkovú stopu spojenú s každým krokom výrobného procesu akéhokoľvek druhu solárneho panela. Vplyvy výroby solárnych panelov na životné prostredie neboli rozsiahlo študované ani zdokumentované.

Podľa správ sa však Koalícia pre transparentnosť výskumu materiálov snaží kvantifikovať a zverejniť uhlíkovú stopu ťažby, výroby a prepravy solárnych panelov.

Je pozoruhodné, že množstvo emisií uhlíka generovaných počas výroby solárnych panelov je oveľa nižšie ako pri konvenčných energetických zariadeniach a oveľa nižšie ako pri ťažbe uhlia , hydraulickom štiepení alebo ropných vrtoch.

Bežným problémom solárnych panelov je však to, čo sa s nimi stane po ich typickej 25-ročnej životnosti, ktorá presahuje výkon.

Záver

Hoci solárna energia nie je bezchybná, vo všeobecnosti má pozitívny čistý environmentálny a finančný dopad.

Áno, ťažba a výroba solárnych panelov vyžaduje obrovské množstvo energie a áno, tento proces zahŕňa použitie chemikálií. Avšak na rozdiel od toho, čo naznačujú údaje, tieto dva nesporné fakty neznamenajú, že solárne panely majú čistý negatívny účinok.

Za menej ako dva roky bude energia použitá na výrobu solárneho panelu rekuperovaná. Aj keď sa berie do úvahy slnečná energia počas výrobných a spracovateľských fáz, vyprodukované emisie sú 3–25-krát nižšie, ako keď sa rovnaké množstvo energie vyrába z fosílnych palív. 

využívanie slnečnej energie má menej emisií ako využívanie akéhokoľvek fosílneho paliva, najmä uhlia, čo z neho robí veľmi výhodnú technológiu.

Odporúčanie