9 Fotovoltinių sistemų poveikis aplinkai

Paprasčiau tariant, mes kalbame apie poveikį saulės energijos sistemos apie aplinką, kai aptariame fotovoltinių sistemų poveikį aplinkai.

Saulė yra didžiulis energijos šaltinis, kuris buvo atrastas tik neseniai. Ji siūlo gausius išteklius, kuriuos galima gaminti tvari, švari ir neteršianti elektros energija, tai reiškia, kad nėra išmetamų teršalų, kurie prisideda prie globalinis atšilimas.

Pastaraisiais metais buvo nustatyta, kad saulės energija gali būti gauta ir saugoma naudoti visame pasaulyje, tikintis galiausiai išstumti tradicinius energijos šaltinius. Visų dėmesį kreipiant į ekologiškesnius energijos šaltinius, saulės energija tampa vis svarbesnė.

Šiuo metu saulės energija sudaro 1.7% pasaulio elektros energijos. Tiek gamybos technologijos, tiek naudojamos medžiagos buvo gerokai patobulintos.

Fotovoltinių sistemų poveikis aplinkai

Kad saulės energiją būtų galima panaudoti kaip tikrai švarų energijos šaltinį, dar reikia pašalinti keletą aplinkos kliūčių. Tarp jų yra

• Žemės naudojimas
• Vandens naudojimas
• Poveikis vandens, oro ir dirvožemio ištekliams
• Kenksmingos medžiagos
• Saulės baterijų gamyba
• Puslaidininkių valymas
• Teršalai ir saulės atliekos
• Kasybos rizika aplinkai
• Saulės baterijų gabenimo poveikis aplinkai 

1. Žemės naudojimas

Didesnio masto saulės energijos įrenginiai gali sukelti nerimą gyvenamosios vietos netekimas ir žemės degradacija, priklausomai nuo to, kur jie yra. Bendras reikalingas žemės plotas skiriasi priklausomai nuo technologijos, vietos, topografijos ir saulės išteklių intensyvumo.

Apskaičiuota, kad komunalinėms fotovoltinėms sistemoms reikia nuo 3.5 iki 10 akrų vienam megavatui, o CSP įrenginiams reikia nuo 4 iki 16.5 akrų vienam megavatui.

Saulės energijos įrenginiai turi mažiau galimybių naudoti žemės ūkyje nei vėjo jėgainės. Tačiau komunalinių paslaugų masto saulės energijos sistemos gali sumažinti savo neigiamą poveikį aplinkai, jas įrengiant mažiau pageidaujamose vietose, tokiose kaip apleistos teritorijos, buvusios kasyklos arba esamos perdavimo ir eismo linijos.

Mažesnės saulės PV matricos turi mažesnę įtaką žemės naudojimui ir gali būti įrengtos gyvenamuosiuose ar komerciniuose objektuose.

2. Vandens naudojimas

Saulės fotovoltiniai elementai gali gaminti elektros energiją be vandens. Vis dėlto dalis vandens yra naudojama saulės PV komponentų gamyboje, kaip ir bet kuriame kitame gamybos procese.

Koncentruotame aušinimui reikalingas vanduo saulės šiluminės elektrinės (CSP), kaip ir kitose šiluminėse elektrinėse. Aušinimo sistemos tipas, įrenginio vieta ir įrenginio konstrukcija turi įtakos sunaudojamo vandens kiekiui.

Už kiekvieną pagamintą megavatvalandę CSP įrenginiai su aušinimo bokštais ir šlapios recirkuliacijos technologija pašalina 600–650 galonų vandens. Kadangi vanduo neprarandamas kaip garai, CSP įrenginiai, naudojantys vienkartinio aušinimo technologiją, turi aukštesnį vandens paėmimo lygį, bet mažesnį bendrą vandens suvartojimą.

Diegiant sauso aušinimo technologiją CSP įrenginiuose sunaudojama beveik 90 % mažiau vandens. Tačiau mažesnis efektyvumas ir didesnės išlaidos yra išlaidos, susijusios su vandens taupymu. Be to, sauso aušinimo technikos efektyvumas smarkiai sumažėja virš 100 laipsnių pagal Farenheitą.

3. Poveikis vandens, oro ir dirvožemio ištekliams

Didelio masto saulės energijos įrenginių kūrimas reikalauja rūšiavimo ir valymo, dėl kurio keičiasi drenažo takai, sutankina dirvą ir didėja erozija.

Vandens suvartojimas centrinės bokšto sistemose vėsinimui kelia susirūpinimą sausringoje aplinkoje, nes didėjantis vandens poreikis gali apkrauti turimas atsargas ir sukelti cheminių medžiagų išsiliejimą iš įrenginių, kurie gali užteršti gruntinius vandenis arba apylinkes.

Saulės energijos įrenginių statyba gali kelti pavojų oro kokybei, panašiai kaip bet kokio didelio pramoninio komplekso plėtra. Šie pavojai apima dirvožemio pernešamų ligų plitimą ir padidėjusį ore esančių kietųjų dalelių, kurios užteršia vandens tiekimą, kiekį.

4. Pavojingos medžiagos

PV elementų gamybos procese naudojama daug pavojingų junginių; dauguma šių medžiagų yra naudojamos puslaidininkio paviršiui valyti ir valyti. Šios medžiagos yra vandenilio chlorido rūgštis, sieros rūgštis, azoto rūgštis, vandenilio fluoridas, 1,1,1-trichloretanas ir acetonas.

Jie yra panašūs į tuos, kurie naudojami bendrame puslaidininkių versle. Ląstelės rūšis, reikalingas valymo laipsnis ir silicio plokštelės dydis turi įtakos naudojamų cheminių medžiagų kiekiui ir rūšiai.

Susirūpinimą kelia darbuotojai, kurie kvėpuoja silicio dulkėmis. Kad darbuotojai nepatektų į nuodingas chemines medžiagas ir garantuotų, kad gamybos atliekos būtų tinkamai šalinamos, PV gamintojai privalo laikytis JAV taisyklių.

Palyginti su įprastais silicio fotovoltiniais elementais, plonasluoksnėse PV elementuose yra keletas pavojingesnių komponentų, tokių kaip galio arsenidas, vario-indžio galio diselenidas ir kadmio teluridas. Netinkamas šių daiktų tvarkymas ir šalinimas gali kelti didelį pavojų aplinkai arba visuomenės sveikatai.

Todėl gamintojai yra finansiškai motyvuoti pasirūpinti, kad šios itin brangios ir dažnai neįprastos medžiagos būtų perdirbamos, o ne išmetamos.

5. Saulės baterijų gamyba

Gamyba iš saulės kolektorių naudoja daug išteklių, įskaitant pramonines medžiagas, iškastinį kurą ir didelius vandens kiekius. Pagrindinis energijos šaltinis, naudojamas saulės kolektorių gamyboje, yra anglis, kuri yra tiesiogiai susijusi su didesniu anglies dvideginio išmetimu.

Gaminant saulės baterijas, naudojamas natrio hidroksidas ir vandenilio fluorido rūgštis. Abiem atvejais būtinos griežtos pavojingų nuotekų tvarkymo ir šalinimo taisyklės. Tuo tarpu saulės baterijas gaminančių objektų darbuotojai turi būti apsaugoti nuo šių pavojingų medžiagų. Tai apima kontroliuojamas apsaugos priemones.

Remiantis tyrimais, gamybos proceso metu silicio dalelės patenka į aplinką ir sukelia silikozę tiems, kurie su jomis susidūrė. Įrodyta, kad asmenys, kurie gamybos proceso metu yra veikiami silicio dalelių, gali susirgti silikoze.

6. Puslaidininkių valymas

Fotovoltinės (PV) ląstelės yra pagamintos iš puslaidininkinių plokštelių, kurios valomos naudojant toksiškas chemines medžiagas. Jas sudaro sieros ir vandenilio fluorido rūgštys.

Norint pašalinti žalą ir sukurti tinkamą paviršiaus tekstūrą, šis valymo procesas yra labai svarbus. Kita vertus, vandenilio fluorido rūgštis gali ėsdinti audinius ir nukalkinti kaulus, todėl neapsaugotam asmeniui gali būti mirtina. Su juo reikia elgtis ir išmesti labai atsargiai.

Kadangi natrio hidroksidą lengviau tvarkyti ir išmesti, jis kelia mažesnį pavojų darbuotojų sveikatai, tai gali būti saugesnis pasirinkimas.

7. Teršalai ir saulės atliekos

Kadangi keli pirmieji sumontuoti plokščių komplektai tik dabar pradeda galioti, pasenusių saulės baterijų perdirbimo problema nesulaukė daug dėmesio. Pasibaigusio galiojimo fotovoltinių plokščių tvarkymas tampa itin svarbia problema dabar, kai artėja jų galiojimo laikas.

Nors švino ir kadmio yra saulės baterijų plokštėse, kurios, kaip žinoma, sukelia vėžį, jos daugiausia sudarytos iš stiklo. Dėl to kyla susirūpinimas dėl teršalų saugumo. Priemaišų pašalinimas kainuos papildomai, kad būtų galima perdirbti šiuos komponentus.

Šiuo metu pasenusios saulės baterijos dažnai išmetamos sąvartynai nes jų negalima lengvai panaudoti. Kadangi plokštėse yra kenksmingų cheminių medžiagų, su šia technologija susijęs didelis pavojus aplinkai.

Lietaus vanduo gali išleisti ir nuplauti kadmį, kuris vėliau prasiskverbia į dirvą ir užteršia supančią aplinką.

8. Kasybos pavojai aplinkai

Dauguma šiuolaikinių technologijų gaminant naudoja retus mineralus. Panašiai, fotovoltinės plokštės naudoja daugiau nei 19 šių neįprastų mineralų.

Tai riboti ištekliai, kurie uoliai skinami daugelyje vietų visame pasaulyje. Šalims stengiantis padidinti atsinaujinančios energijos gamybą ir patenkinti vartotojų technologijų poreikį, šių mineralų paklausa yra nepaprastai didelė.

Tyrimai rodo, kad nepakaks indžio, komponento, naudojamo fotovoltinėse plokštėse, kad patenkintų didžiulę paklausą ir paskatintų šią žaliąją revoliuciją.

Šie rezultatai kelia nerimą, o kasybos poveikis juos dar labiau padidina. Buvo įrodyta, kad kasyba sukelia smegduobes, biologinės įvairovės nykimas, ir gretimų vandens srovių nuodijimą itin rūgščiomis metalo atliekomis.

9. Saulės baterijų transportavimo poveikis aplinkai 

Su transportavimu susiję išmetamieji teršalai iš saulės baterijų kelia papildomą problemą. Nors saulės baterijos gaminamos visame pasaulyje, jos daugiausia gaminamos Kinijoje, JAV ir Europoje. Be to, vienoje šalyje pagamintų saulės baterijų dalių gali tekti gabenti į kitą šalį.

Sąžiningai, sunku tiksliai įvertinti Anglies pėdsakas susiję su kiekvienu bet kokios rūšies saulės baterijos gamybos proceso etapu. Saulės baterijų gamybos poveikis aplinkai nebuvo išsamiai ištirtas ar dokumentuotas.

Tačiau, remiantis pranešimais, Medžiagų tyrimų skaidrumo koalicija bando kiekybiškai įvertinti ir atskleisti saulės baterijų kasybos, gamybos ir gabenimo anglies pėdsakus.

Pastebėtina, kad saulės kolektorių gamybos metu susidaro daug mažesnis anglies dvideginio kiekis nei įprastuose energetikos įrenginiuose ir daug mažesnis nei anglies kasyba, frackingarba naftos gręžimas.

Tačiau dažna problema, susijusi su saulės baterijomis, yra tai, kas su jomis nutinka po įprastos 25 metų eksploatavimo trukmės, kuri viršija našumą.

Išvada

Nors saulės energija nėra nepriekaištinga, apskritai ji turi teigiamą grynąjį poveikį aplinkai ir finansiškai.

Taip, saulės baterijų gavybai ir gamybai reikia daug energijos, ir taip, procesas apima cheminių medžiagų naudojimą. Tačiau, priešingai nei rodo duomenys, šie du neginčijami faktai nereiškia, kad saulės baterijos turi neigiamą poveikį.

Mažiau nei po dvejų metų saulės kolektorių gamybai panaudota energija bus atgauta. Net ir atsižvelgus į saulės energiją gamybos ir perdirbimo etapuose, išmetamų teršalų kiekis yra 3–25 kartus mažesnis nei gaminant tokį patį energijos kiekį naudojant iškastinį kurą. 

naudojant saulės energiją išmetama mažiau teršalų nei naudojant bet kokį iškastinį kurą, ypač anglį, todėl tai labai naudinga technologija.

Rekomendacijos

• Energijos tiekimo sutrikimų sprendimas naudojant nešiojamus saulės energijos sprendimus
  .
• Saulės energijai toliau augant, jos galite tikėtis visur
  .
• Kaip veikia atsinaujinančios energijos paskatos?
  .
• 13 Pramoninio žemės ūkio poveikis aplinkai
  .
• Saulės, vėjo ir bangų panaudojimas: atsinaujinančios energijos vaidmuo kovojant su klimato kaita