9 Вплив фотоелектричних систем на навколишнє середовище

Простіше кажучи, ми обговорюємо наслідки системи сонячної енергії на навколишнє середовище, коли ми обговорюємо вплив фотоелектричних систем на навколишнє середовище.

Сонце — це величезне джерело енергії, яке було відкрито лише нещодавно. Він пропонує багаті ресурси, які можуть виробляти стійка, чиста та екологічно чиста електроенергія, що означає відсутність викидів, які сприяють глобальне потепління.

Останніми роками було виявлено, що сонячну енергію можна вловлювати та зберігати для використання в усьому світі з надією зрештою витіснити традиційні джерела енергії. У зв’язку з тим, що загальна увага переміщується на екологічніші джерела енергії, сонячна енергія стає все більш важливою.

В даний час на сонячну енергію припадає 1.7% світового виробництва електроенергії. І технології виробництва, і використовувані матеріали зазнали значного прогресу.

Зміст

Вплив фотоелектричних систем на навколишнє середовище

Перш ніж сонячну енергію можна буде використовувати як справді чисте джерело енергії, ще потрібно вирішити кілька екологічних перешкод. Серед них є

Землекористування
Використання води
Вплив на водні, повітряні та ґрунтові ресурси
Небезпечні матеріали
Виробництво сонячних панелей
Очищення напівпровідників
Забруднювачі та сонячні відходи
Екологічні ризики видобутку
Вплив транспортування сонячних панелей на навколишнє середовище

1. Землекористування

Великі сонячні установки можуть викликати занепокоєння втрата середовища проживання та деградація земельзалежно від того, де вони розташовані. Загальна необхідна земельна площа залежить від технології, розташування, топографії та інтенсивності сонячних ресурсів.

За оцінками, фотоелектричні системи загального користування вимагають від 3.5 до 10 акрів на мегават, тоді як об’єкти CSP, за оцінками, потребують від 4 до 16.5 акрів на мегават.

Сонячні установки мають менше шансів співіснувати з сільськогосподарським використанням, ніж вітрові установки. Однак сонячні системи загального користування можуть зменшити свій негативний вплив на навколишнє середовище, встановлюючи їх у менш бажаних місцях, таких як забудовані території, колишні шахти або існуючі лінії електропередачі та транспорту.

Менші сонячні фотоелектричні батареї мають менший вплив на землекористування та можуть бути встановлені на житлових або комерційних об’єктах.

2. Використання води

Сонячні фотоелементи можуть виробляти електроенергію без потреби у воді. Тим не менш, деяка кількість води використовується у виробництві сонячних фотоелектричних компонентів, як і в будь-якому іншому виробничому процесі.

Вода необхідна для охолодження в концентрованому вигляді сонячні теплові установки (CSP), як і в інших ТЕС. Тип системи охолодження, розташування заводу та дизайн заводу впливають на кількість споживаної води.

За кожну мегават-годину виробленої електроенергії установки CSP з градирнями та технологією мокрої рециркуляції видаляють 600–650 галонів води. Оскільки вода не втрачається у вигляді пари, установки CSP, які використовують технологію прямоточного охолодження, мають вищі рівні відбору води, але менше загальне використання води.

Майже на 90% менше води використовується на установках CSP, коли впроваджується технологія сухого охолодження. Проте нижча ефективність і збільшення витрат є витратами, пов’язаними з цією економією води. Крім того, ефективність технології сухого охолодження різко знижується вище 100 градусів за Фаренгейтом.

3. Вплив на водні, повітряні та ґрунтові ресурси

Масштабна розробка сонячних установок вимагає планування та очищення, що змінює дренажні шляхи, ущільнює ґрунт і посилює ерозію.

Споживання води центральними баштовими системами для охолодження викликає занепокоєння в посушливих середовищах, тому що зростаючий попит на воду може спричинити навантаження на наявні запаси та призвести до розливів хімікатів із об’єктів, які можуть забруднюють грунтові води або навколишню територію.

Будівництво сонячних електростанцій може створювати ризики для якості повітря, подібно до розвитку будь-якого значного промислового комплексу. Ці небезпеки включають поширення хвороб, які переносяться ґрунтом, і збільшення кількості твердих часток у повітрі, які забруднюють джерела води.

4. Небезпечні матеріали

У процесі виробництва фотоелементів використовується багато небезпечних сполук; більшість цих матеріалів використовуються для очищення та очищення поверхні напівпровідника. До таких речовин відносяться соляна кислота, сірчана кислота, азотна кислота, фтористий водень, 1,1,1-трихлоретан і ацетон.

Їх можна порівняти з тими, що використовуються в загальному бізнесі напівпровідників. Тип комірки, необхідний ступінь очищення та розмір кремнієвої пластини впливають на кількість і вид використовуваних хімікатів.

Є занепокоєння щодо працівників, які вдихають кремнієвий пил. Щоб запобігти впливу токсичних хімікатів на працівників і гарантувати належну утилізацію відходів виробництва, виробники фотоелектричної системи зобов’язані дотримуватися правил США.

Порівняно зі звичайними кремнієвими фотоелектричними елементами, тонкоплівкові фотоелектричні елементи містять кілька більш небезпечних компонентів, таких як арсенід галію, мідно-індієвий диселенід галію та телурид кадмію. Неналежне поводження та утилізація цих предметів може становити значний ризик для навколишнього середовища або здоров'я населення.

Тому виробники мають фінансову мотивацію переконатися, що ці надзвичайно цінні та часто незвичайні матеріали переробляються, а не викидаються.

5. Виробництво сонячних панелей

Виготовлення з сонячних панелей використовує багато ресурсів, включаючи промислові матеріали, викопне паливо та великі обсяги води. Основним джерелом енергії, яке використовується для виробництва сонячних панелей, є вугілля, яке безпосередньо пов’язане з вищими викидами вуглецю.

У процесі виготовлення сонячних панелей використовуються як гідроксид натрію, так і плавикова кислота. Суворі правила поводження та видалення небезпечних стічних вод необхідні для обох цих випадків. Тим часом працівники установ, які виробляють сонячні панелі, повинні бути захищені від цих небезпечних речовин. Це передбачає контрольовані запобіжні заходи.

Згідно з дослідженнями, під час виробничого процесу частинки кремнію потрапляють у навколишнє середовище та викликають силікоз у тих, хто, як відомо, контактував з ними. Було продемонстровано, що люди, які піддаються впливу частинок кремнію під час виробничого процесу, можуть розвинути силікоз.

6. Очищення напівпровідників

Фотоелектричні (PV) елементи виготовлені з напівпровідникових пластин, які очищаються за допомогою токсичних хімічних речовин. Вони складаються з сірчаної та фтористоводневої кислот.

Цей процес очищення має вирішальне значення для усунення пошкоджень і створення належної текстури поверхні. Плавикова кислота, з іншого боку, може роз’їдати тканини та декальцинувати кістки, що робить її смертельною для незахищеної людини. Поводитися з ним і утилізувати його потрібно дуже обережно.

Оскільки гідроксид натрію легше обробляти та утилізувати та представляє менший ризик для здоров’я працівників, він може бути безпечнішим варіантом.

7. Забруднювачі та сонячні відходи

Оскільки перші кілька встановлених наборів панелей тільки зараз закінчуються, проблема переробки застарілих сонячних панелей не привернула особливої уваги. Поводження з простроченими фотоелектричними панелями стає критичною проблемою зараз, коли їх термін придатності наближається.

Хоча свинець і кадмій присутні в сонячних батареях, обидва з яких, як відомо, викликають рак, вони в основному складаються зі скла. У результаті виникають занепокоєння щодо безпеки забруднень. Видалення домішок буде коштувати додатково, щоб переробити ці компоненти.

На даний момент застарілі сонячні панелі часто утилізуються сміттєзвалища оскільки їх не можна легко змінити. Оскільки панелі містять шкідливі хімічні речовини, існує значна небезпека для навколишнього середовища, пов’язана з цією технікою.

Дощова вода може виділяти та вимивати кадмій, який потім просочується в ґрунт і забруднює навколишнє середовище.

8. Екологічні ризики видобутку

Більшість сучасних технологій використовують у своєму виробництві рідкісні мінерали. Подібно до цього, фотоелектричні панелі використовують понад 19 цих незвичайних мінералів.

Це обмежені ресурси, які старанно збираються в багатьох місцях по всьому світу. Оскільки країни працюють над збільшенням виробництва відновлюваної енергії та задоволенням споживчого попиту на технології, існує неймовірно високий попит на ці корисні копалини.

Дослідження показують, що індія, компонента, який використовується у фотоелектричних панелях, буде недостатньо, щоб задовольнити величезний попит і стимулювати цю зелену революцію.

Ці результати викликають тривогу, а вплив майнінгу робить їх ще більшими. Було продемонстровано, що видобуток корисних копалин спричиняє кар’єрні ями, втрата біорізноманіття, а також отруєння сусідніх водотоків надзвичайно кислими металевими відходами.

9. Вплив транспортування сонячних панелей на навколишнє середовище

Викиди, пов'язані з транспортом від сонячних батарей створюють додаткову проблему. Незважаючи на те, що сонячні панелі виробляються по всьому світу, вони в основному виробляються в Китаї, США та Європі. Крім того, деталі для сонячних панелей, виготовлені в одній країні, можливо, доведеться відправити в іншу.

Чесно кажучи, складно оцінити точні вуглецевий слід пов’язані з кожним кроком виробничого процесу будь-якого виду сонячної панелі. Вплив виробництва сонячних панелей на навколишнє середовище не був широко вивчений або задокументований.

Однак, згідно з повідомленнями, в Коаліція з питань прозорості дослідження матеріалів намагається кількісно визначити та оприлюднити вуглецеві сліди видобутку, виробництва та доставки сонячних панелей.

Слід зазначити, що кількість викидів вуглецю, які утворюються під час виробництва сонячних панелей, набагато нижча, ніж у звичайних енергетичних установок, і набагато нижча, ніж у видобуток вугілля, Frackingабо буріння нафти.

Однак поширеною проблемою з сонячними батареями є те, що відбувається з ними після типового 25-річного терміну служби, який виходить за межі вироблення.

Висновок

Хоча сонячна енергія не бездоганна, загалом вона має чистий позитивний екологічний і фінансовий вплив.

Так, видобуток і виробництво сонячних панелей забирає величезну кількість енергії, і так, цей процес передбачає використання хімікатів. Однак, всупереч тому, що вказують дані, ці два незаперечні факти не означають, що сонячні панелі мають чистий негативний ефект.

Менш ніж за два роки енергія, використана для виробництва сонячної панелі, буде відновлена. Навіть якщо сонячну енергію розглядати на стадіях виробництва та обробки, викиди в 3–25 разів нижчі, ніж коли та сама кількість енергії виробляється з використанням викопного палива.

використання сонячної енергії має менше викидів, ніж використання будь-якого викопного палива, зокрема вугілля, що робить його дуже вигідною технологією.