9 A fotovoltaikus rendszerek környezeti hatásai

Egyszerűen fogalmazva, a hatásait tárgyaljuk napenergia-rendszerek a környezetről, amikor a fotovoltaikus rendszerek környezeti hatásait tárgyaljuk.

A Nap egy hatalmas energiaforrás, amelyet csak nemrég fedeztek fel. Bőséges erőforrást kínál, amely képes termelni fenntartható, tiszta és nem szennyező villamos energia, ami azt jelenti, hogy nincsenek olyan kibocsátások, amelyek hozzájárulnak ahhoz a globális felmelegedés.

Az elmúlt években kiderült, hogy a napenergiát globálisan fel lehet fogni és tárolni lehet annak reményében, hogy végül kiszorítják a hagyományos energiaforrásokat. Mivel mindenki figyelme a zöldebb energiaforrásokra terelődik, a napenergia egyre fontosabbá vált.

Jelenleg a napenergia a globális villamosenergia-termelés 1.7%-át teszi ki. Mind a gyártási technikák, mind a felhasznált anyagok jelentős fejlődésen mentek keresztül.

A fotovoltaikus rendszerek környezeti hatásai

Mielőtt a napenergiát valóban tiszta energiaforrásként lehetne hasznosítani, néhány környezeti akadályt még kezelni kell. Köztük van

• Földhasználat
• Vízhasználat
• Hatások a vízre, a levegőre és a talajra
• A veszélyes anyagok
• Napelem gyártás
• Félvezető tisztítás
• Szennyező anyagok és szoláris hulladék
• A bányászat környezeti kockázatai
• A napelemek szállításának környezeti hatásai 

1. Földhasználat

A nagyobb közüzemi méretű napelemes berendezések aggodalomra adhatnak okot élőhely elvesztése és a <p></p> , attól függően, hogy hol találhatók. A szükséges teljes terület a technológiától, a helytől, a domborzattól és a napenergia-erőforrástól függően változik.

A közüzemi méretű fotovoltaikus rendszerek a becslések szerint 3.5 és 10 hektár közötti szükségletet igényelnek megawattonként, míg a CSP létesítmények a becslések szerint 4 és 16.5 hektár közötti mennyiséget igényelnek megawattonként.

A napelemes berendezéseknek kisebb esélyük van a mezőgazdasági felhasználással együtt élni, mint a szélerőműveknek. A közüzemi méretű napelemes rendszerek azonban csökkenthetik negatív környezeti hatásaikat, ha kevésbé kívánatos területekre telepítik őket, mint például barnamezők, egykori bányatelepek vagy meglévő távvezetékek és közlekedési vonalak.

A kisebb napelem-tömbök kevésbé befolyásolják a földhasználatot, és beépíthetők lakó- vagy kereskedelmi ingatlanokra.

2. Vízhasználat

A fotovoltaikus napelemek víz nélkül is képesek áramot termelni. Mégis, a napelem-alkatrészek előállításához felhasználnak némi vizet, csakúgy, mint bármely más gyártási folyamatban.

A koncentrált hűtéshez víz szükséges szoláris hőerőművek (CSP), mint más hőerőművekben. A hűtőrendszer típusa, az üzem elhelyezkedése és az üzem kialakítása egyaránt befolyásolja a víz felhasználását.

A hűtőtornyokkal és nedves-recirkulációs technológiával rendelkező CSP-üzemek minden megawattóra megtermelt áramhoz 600–650 gallon vizet távolítanak el. Mivel a víz nem vész el gőzként, az egyszeri hűtési technológiát alkalmazó CSP létesítményekben magasabb a vízkivételi szint, de alacsonyabb a teljes vízfelhasználás.

Közel 90%-kal kevesebb vizet használnak fel a CSP létesítményekben, ha szárazhűtési technológiát alkalmaznak. Az alacsonyabb hatékonyság és a megnövekedett költségek azonban a vízmegtakarítással kapcsolatos költségek. Ezenkívül a szárazhűtési technika hatékonysága drámaian csökken 100 Fahrenheit fok fölé.

3. Hatások a vízre, a levegőre és a talajra

A napelemes létesítmények nagyszabású fejlesztése szükségessé teszi az osztályozást és a tisztítást, ami megváltoztatja a vízelvezető utakat, tömöríti a talajt és növeli az eróziót.

A központi toronyrendszerek hűtési vízfogyasztása aggodalomra ad okot száraz környezetben, mivel a növekvő vízigény megterhelheti a rendelkezésre álló készleteket, és vegyi anyagok kiömléséhez vezethet a létesítményekből, amelyek szennyezze a talajvizet vagy a környéket.

A napelemes létesítmények építése kockázatot jelenthet a levegő minőségére nézve, hasonlóan bármely nagyobb ipari komplexum fejlesztéséhez. E veszélyek közé tartozik a talaj által terjesztett betegségek terjedése és a levegőben lévő szálló por mennyiségének növekedése, amely szennyezi a vízkészletet.

4. Veszélyes anyagok

Sok veszélyes vegyületet alkalmaznak a PV cellák gyártási folyamatában; ezeknek az anyagoknak a többségét a félvezető felület tisztítására és tisztítására használják. Ilyen anyagok a sósav, a kénsav, a salétromsav, a hidrogén-fluorid, az 1,1,1-triklór-etán és az aceton.

Összehasonlíthatóak az általános félvezető üzletágban használtakkal. A cella típusa, a szükséges tisztítás mértéke és a szilícium lapka mérete egyaránt befolyásolja a felhasznált vegyszerek mennyiségét és fajtáját.

Aggodalomra ad okot a szilíciumport belélegző dolgozók. A munkavállalók mérgező vegyszereknek való kitettségének megelőzése és a gyártási hulladékok megfelelő ártalmatlanításának garantálása érdekében a fotovoltaikus gyártóknak be kell tartaniuk az Egyesült Államok szabályait.

A hagyományos szilícium fotovoltaikus cellákhoz képest a vékonyfilmes PV cellák számos veszélyesebb komponenst tartalmaznak, mint például a gallium-arzenid, a réz-indium gallium-diszelenid és a kadmium-tellurid. Ezen elemek nem megfelelő kezelése és ártalmatlanítása jelentős kockázatot jelenthet a környezetre vagy a közegészségügyre.

A gyártók ezért anyagilag motiváltak, hogy gondoskodjanak arról, hogy ezeket a rendkívül értékes és gyakran ritka anyagokat újrahasznosítsák, és ne kidobják.

5. Napelem gyártás

A gyártása napelemek sok erőforrást használ, beleértve az ipari anyagokat, a fosszilis tüzelőanyagokat és nagy mennyiségű vizet. A napelemek gyártása során felhasznált fő energiaforrás a szén, amely közvetlenül összefügg a magasabb szén-dioxid-kibocsátással.

A napelemek gyártása során nátrium-hidroxidot és hidrogén-fluoridot is felhasználnak. Mindkettő esetében szigorú szabályok szükségesek a veszélyes szennyvíz kezelésére és eltávolítására vonatkozóan. Addig is meg kell védeni a napelemeket gyártó létesítmények dolgozóit ezektől a veszélyes anyagoktól. Ez ellenőrzött biztosítékokat von maga után.

Tanulmányok szerint a gyártási folyamat során szilícium részecskék kerülnek a környezetbe, és szilikózist okoznak azoknál, akikről ismert volt, hogy kapcsolatba kerültek velük. Kimutatták, hogy azoknál az egyéneknél, akik a gyártási folyamat során szilíciumrészecskéknek vannak kitéve, szilikózis alakulhat ki.

6. Félvezető tisztítás

A fotovoltaikus (PV) cellák félvezető lapkákból készülnek, amelyeket mérgező vegyi anyagokkal tisztítanak meg. Ezek kénsavból és hidrogén-fluoridból állnak.

A sérülések kiküszöbölése és a megfelelő felületi textúra kialakítása érdekében ez a tisztítási folyamat kulcsfontosságú. A hidrogén-fluorsav viszont korrodálhatja a szöveteket és vízkőtelenítheti a csontokat, ami végzetes lehet egy védtelen személy számára. Nagyon óvatosan kell kezelni és ártalmatlanítani.

Mivel a nátrium-hidroxid könnyebben kezelhető és ártalmatlanítható, és kevésbé veszélyezteti az alkalmazottak egészségét, biztonságosabb megoldás lehet.

7. Szennyező anyagok és szoláris hulladékok

Mivel az első néhány telepített panelkészlet csak most kezd lejárni, az elavult napelemek újrahasznosításának problémája nem keltett nagy figyelmet. A lejárt szavatosságú fotovoltaikus panelek kezelése kritikus kérdéssé válik most, amikor közeleg a lejáratuk.

Bár az ólom és a kadmium jelen van a napelemekben – amelyekről ismert, hogy rákot okoznak –, ezek elsősorban üvegből állnak. Ennek eredményeként aggodalomra ad okot a szennyeződések biztonsága. A szennyeződések eltávolítása többletköltséggel jár ezen alkatrészek újrahasznosítása.

Jelenleg az elavult napelemeket gyakran bedobják hulladéklerakók mivel nem lehet könnyen újrahasznosítani. Mivel a panelek káros vegyi anyagokat tartalmaznak, ez a technika jelentős környezeti veszélyekkel jár.

Az esővíz képes kivezetni és kimosni a kadmiumot, amely aztán beszivárog a talajba, és szennyezi a környező környezetet.

8. A bányászat környezeti kockázatai

A modern technológia többsége ritka ásványokat használ a gyártás során. Ehhez hasonlóan a fotovoltaikus panelek több mint 19 ilyen szokatlan ásványt használnak fel.

Ezek korlátozott erőforrások, amelyeket szorgalmasan betakarítanak sok helyen szerte a világon. Miközben a nemzetek azon dolgoznak, hogy növeljék a megújuló energiatermelést és kielégítsék a fogyasztói technológia iránti keresletet, hihetetlenül nagy a kereslet ezen ásványok iránt.

A kutatások azt mutatják, hogy nem lesz elég indium, a fotovoltaikus panelekben használt komponens ahhoz, hogy kielégítse a hatalmas keresletet és táplálja ezt a zöld forradalmat.

Ezek az eredmények riasztóak, és a bányászat hatása még inkább azzá teszi. Bebizonyosodott, hogy a bányászat víznyelőket okoz, a biológiai sokféleség csökkenése, valamint a szomszédos vízfolyások rendkívül savas fémhulladék általi mérgezése.

9. A napelemek szállításának környezeti hatásai 

Közlekedéssel kapcsolatos kibocsátások további problémát jelentenek a napelemek. Bár a világ minden táján gyártják, a napelemeket többnyire Kínában, az Egyesült Államokban és Európában gyártják. Ezenkívül előfordulhat, hogy az egyik országban gyártott napelemek alkatrészeit egy másik országba kell szállítani.

Őszintén szólva, nehéz pontosan megbecsülni ökológiai lábnyom bármilyen napelem gyártási folyamatának minden lépéséhez kapcsolódik. A napelemek gyártásának környezetre gyakorolt ​​hatásait nem tanulmányozták vagy dokumentálták alaposan.

A jelentések szerint azonban a Koalíció az anyagkutatás átláthatóságáért megkísérli számszerűsíteni és nyilvánosságra hozni a napelemek bányászatának, gyártásának és szállításának szénlábnyomát.

Figyelemre méltó, hogy a napelemek gyártása során keletkező szén-dioxid-kibocsátás mennyisége jóval kisebb, mint a hagyományos energetikai létesítményeké, és jóval alacsonyabb, mint a napelemek gyártása során szénbányászat, frackingvagy olajfúrás.

A napelemekkel kapcsolatos gyakori probléma azonban az, hogy mi történik velük tipikus 25 éves élettartamuk után, ami túlmutat a teljesítményen.

Következtetés

Bár a napenergia nem hibátlan, általánosságban pozitív nettó környezeti és pénzügyi hatással bír.

Igen, a napelemek bányászata és gyártása hatalmas mennyiségű energiát igényel, és igen, a folyamat vegyi anyagok felhasználásával jár. Azonban az adatokkal ellentétben ez a két vitathatatlan tény nem jelenti azt, hogy a napelemeknek nettó negatív hatása lenne.

Kevesebb, mint két éven belül a napelemek előállításához felhasznált energiát visszanyerik. Még ha a napenergiát is figyelembe vesszük a termelési és feldolgozási szakaszban, a termelt kibocsátás 3-25-ször alacsonyabb, mint ha ugyanannyi energiát fosszilis tüzelőanyaggal állítanak elő. 

A napenergia hasznosítása kevesebb kibocsátással jár, mint bármely fosszilis tüzelőanyag, különösen a szén hasznosítása, ami nagyon előnyös technológiát jelent.

ajánlások

• Energiakimaradások kezelése hordozható napelemes megoldásokkal
  .
• Ahogy a napenergia tovább növekszik, mindenhol számíthat rá
  .
• Hogyan működnek a megújuló energiára vonatkozó ösztönzők?
  .
• 13 Az ipari mezőgazdaság környezeti hatásai
  .
• A nap, a szél és a hullámok hasznosítása: a megújuló energia szerepe az éghajlatváltozás elleni küzdelemben