9 Fotogalvaaniliste süsteemide keskkonnamõjud

Lihtsamalt öeldes arutame päikeseenergiasüsteemide mõju keskkonnale, kui arutame fotogalvaaniliste süsteemide keskkonnamõjusid.

Päike on tohutu energiaallikas, mis on alles hiljuti avastatud. See pakub külluslikke ressursse, mis võimaldavad toota säästvat, puhast ja saastevaba elektrit , mis tähendab, et puuduvad heitkogused, mis aitaksid kaasa globaalsele soojenemisele.

Viimastel aastatel on leitud, et päikeseenergiat saab koguda ja säilitada ülemaailmseks kasutamiseks, lootes traditsioonilised energiaallikad lõpuks välja tõrjuda. Kuna kõigi tähelepanu on nihkunud rohelisematele energiaallikatele, on päikeseenergia muutunud üha olulisemaks.

Praegu moodustab päikeseenergia 1.7% maailma elektritoodangust. Nii tootmistehnikad kui ka kasutatud materjalid on märgatavalt arenenud.

Fotogalvaaniliste süsteemide keskkonnamõjud

Enne kui päikeseenergiat saab kasutada tõeliselt puhta energiaallikana, tuleb veel lahendada mõned keskkonnatakistused. Nende hulgas on

  • Maakasutus
  • Veekasutus
  • Mõju vee-, õhu- ja mullaressurssidele
  • Ohtlikud materjalid
  • Päikesepaneelide tootmine
  • Pooljuhtide puhastamine
  • Saasteained ja päikeseenergia jäätmed
  • Kaevandamise keskkonnariskid
  • Päikesepaneelide transportimise mõju keskkonnale 

1. Maakasutus

Suuremad päikesepaneelide seadmed võivad olenevalt asukohast tekitada muret elupaikade kadumise ja maa halvenemise pärast. Vajaliku maa kogupindala suurus varieerub sõltuvalt tehnoloogiast, asukohast, topograafiast ja päikeseenergia ressursi intensiivsusest.

Kommunaalteenuste skaala fotogalvaanilised süsteemid vajavad hinnanguliselt 3.5–10 aakrit megavati kohta, samas kui CSP-rajatised vajavad hinnanguliselt 4–16.5 aakrit megavati kohta.

Päikesepatareidel on vähem võimalusi kooseksisteerida põllumajandusliku kasutusega kui tuuleenergia rajatistel. Kommunaalteenuste mastaabis päikeseenergiasüsteemid võivad siiski vähendada nende negatiivset mõju keskkonnale, paigaldades need vähem soovitavatele aladele, nagu mahajäetud väljad, endised kaevandusalad või olemasolevad ülekande- ja liiklusliinid.

Väiksemad päikeseenergia massiivid mõjutavad maakasutust vähem ja neid saab paigaldada elamu- või äripindadele.

2. Veekasutus

Fotogalvaanilised päikesepatareid võivad toota elektrit ilma vett kasutamata. Siiski kasutatakse osa vett päikeseenergia komponentide tootmisel, nagu igas teises tootmisprotsessis.

Nii kontsentreeritud päikeseenergial töötavates soojuselektrijaamades kui ka teistes soojuselektrijaamades on jahutamiseks vaja vett . Jahutussüsteemi tüüp, jaama asukoht ja konstruktsioon mõjutavad kõik kasutatava vee hulka.

Iga toodetud megavatt-tunni elektrienergia kohta eemaldavad jahutustornide ja märg-retsirkulatsioonitehnoloogiaga CSP-jaamad 600–650 gallonit vett. Kuna vesi ei lähe auruna kaotsi, on ühekordset jahutustehnoloogiat kasutavatel CSP-seadmetel kõrgem vee väljavõtu tase, kuid väiksem üldine veekasutus.

Kuivjahutustehnoloogia rakendamisel kasutatakse CSP rajatistes peaaegu 90% vähem vett. Madalam tõhusus ja suuremad kulutused on aga selle vee säästmisega seotud kulud. Lisaks väheneb kuivjahutustehnika efektiivsus järsult üle 100 kraadi Fahrenheiti.

3. Mõju vee-, õhu- ja mullaressurssidele

Laiaulatuslik päikeseenergia rajatiste arendamine nõuab sorteerimist ja puhastamist, mis muudab äravooluteid, tihendab mulda ja suurendab erosiooni.

Kesksete jahutustornide veetarve on kuivades keskkondades murettekitav, sest kasvav veenõudlus võib koormata olemasolevaid varusid ja põhjustada rajatistest pärit keemilisi lekkeid, mis võivad saastata põhjavett või ümbritsevat ala.

Päikeseenergia rajatiste ehitamine võib tekitada ohte õhukvaliteedile, nagu mis tahes suure tööstuskompleksi arendamine. Need ohud hõlmavad pinnasega kaasaskantavate haiguste levikut ja veevarusid saastavate tahkete osakeste sisalduse suurenemist õhus.

4. Ohtlikud materjalid

PV-elementide tootmisprotsessis kasutatakse palju ohtlikke ühendeid; enamikku neist materjalidest kasutatakse pooljuhtide pinna puhastamiseks ja puhastamiseks. Nende ainete hulka kuuluvad vesinikkloriidhape, väävelhape, lämmastikhape, vesinikfluoriid, 1,1,1-trikloroetaan ja atsetoon.

Need on võrreldavad üldises pooljuhtide äris kasutatavatega. Lahtri tüüp, nõutav puhastusaste ja räniplaadi suurus mõjutavad kõik kasutatavate kemikaalide kogust ja liiki.

Muretsevad töötajad, kes hingavad sisse ränitolmu. Et vältida töötajate kokkupuudet mürgiste kemikaalidega ja tagada tootmisjäätmete nõuetekohane kõrvaldamine, peavad PV tootjad järgima USA reegleid.

Võrreldes tavaliste ränist fotogalvaaniliste elementidega sisaldavad õhukese kilega PV-elemendid mitmeid ohtlikumaid komponente, nagu galliumarseniid, vask-indium-galliumdiseleniid ja kaadmiumtelluriid. Nende esemete ebapiisav käitlemine ja kõrvaldamine võib kujutada endast märkimisväärset ohtu keskkonnale või rahvatervisele.

Tootjad on seetõttu rahaliselt motiveeritud tagama, et need äärmiselt väärtuslikud ja sageli haruldased materjalid võetakse ringlusse, mitte visatakse ära.

5. Päikesepaneelide tootmine

Päikesepaneelide tootmine kasutab palju ressursse, sealhulgas tööstusmaterjale, fossiilkütuseid ja suuri veekoguseid. Päikesepaneelide tootmisel kasutatav peamine energiaallikas on kivisüsi, mis on otseselt seotud suurema süsinikuheitega.

Päikesepaneelide valmistamisel kasutatakse nii naatriumhüdroksiidi kui ka vesinikfluoriidhapet. Mõlema puhul on vajalikud ranged reeglid ohtliku reovee käitlemise ja kõrvaldamise kohta. Seni tuleb päikesepaneele tootvate rajatiste töötajaid nende ohtlike ainete eest kaitsta. See hõlmab kontrollitud kaitsemeetmeid.

Uuringute kohaselt satuvad räniosakesed tootmisprotsessi käigus keskkonda ja põhjustavad silikoosi neil, kes on nendega teadaolevalt kokku puutunud. On tõestatud, et inimestel, kes puutuvad tootmisprotsessi ajal kokku räniosakestega, võib tekkida silikoos.

6. Pooljuhtide puhastamine

Fotogalvaanilised (PV) elemendid on valmistatud pooljuhtplaatidest, mida puhastatakse mürgiste keemiliste ainetega. Need koosnevad väävel- ja vesinikfluoriidhapetest.

Kahjustuste kõrvaldamiseks ja õige pinnatekstuuri loomiseks on see puhastusprotsess ülioluline. Vesinikfluoriidhape seevastu võib kudesid söövitada ja luid katlakivi eemaldada, muutes selle kaitsmata inimesele surmavaks. Seda tuleb käsitseda ja utiliseerida väga ettevaatlikult.

Kuna naatriumhüdroksiidi on lihtsam käsitseda ja utiliseerida ning see kujutab endast vähem ohtu töötajate tervisele, võib see olla ohutum valik.

7. Saasteained ja päikeseenergia jäätmed

Kuna paar esimest paigaldatud paneelikomplekti hakkavad alles nüüd aeguma, ei ole vananenud päikesepaneelide taaskasutamise probleem palju tähelepanu pälvinud. Aegunud fotogalvaaniliste paneelide käsitsemine on muutumas kriitiliseks probleemiks nüüd, kui nende aegumistähtaeg läheneb.

Kuigi päikesepaneelides leidub pliid ja kaadmiumi – mõlemad põhjustavad teadaolevalt vähki –, koosnevad need peamiselt klaasist. Selle tulemusena on mure saasteainete ohutuse pärast. Lisandite eemaldamine maksab nende komponentide taaskasutamiseks lisatasu.

Praegu visatakse vananenud päikesepaneele sageli prügimäele, kuna neid ei ole lihtne taaskasutada. Kuna paneelid sisaldavad kahjulikke kemikaale, on selle tehnikaga seotud märkimisväärsed keskkonnariskid.

Vihmaveel on potentsiaal kaadmiumi väljajuhtimiseks ja maha uhumiseks, mis seejärel imbub pinnasesse ja saastab ümbritsevat keskkonda.

8. Kaevandamise keskkonnariskid

Enamik kaasaegseid tehnoloogiaid kasutab oma valmistamisel haruldasi mineraale. Sarnaselt sellele kasutavad fotogalvaanilised paneelid enam kui 19 neist haruldastest mineraalidest.

Need on piiratud ressursid, mida kogutakse usinalt paljudes kohtades üle maailma. Kuna riigid töötavad selle nimel, et suurendada taastuvenergia tootmist ja rahuldada tarbijate nõudlust tehnoloogia järele, on nende mineraalide järele uskumatult suur nõudlus.

Uuringud näitavad, et indiumi, fotogalvaanilistes paneelides kasutatavat komponenti, ei jätku tohutu nõudluse rahuldamiseks ja selle rohelise revolutsiooni õhutamiseks.

Need tulemused on murettekitavad ja kaevandamise mõju muudab need veelgi tõsisemaks. On tõestatud, et kaevandamine põhjustab karstilehtreid, bioloogilise mitmekesisuse kadu ja lähedalasuvate veekogude mürgitamist äärmiselt happeliste metallijäätmetega.

9. Päikesepaneelide transportimise keskkonnamõju 

Päikesepaneelide transpordiga seotud heitkogused tekitavad lisaprobleemi. Kuigi päikesepaneele toodetakse kogu maailmas, toodetakse neid enamasti Hiinas, Ameerika Ühendriikides ja Euroopas. Lisaks võib ühes riigis toodetud päikesepaneelide osi olla vaja teise riiki saata.

Ausalt öeldes on keeruline hinnata iga päikesepaneeli tootmisprotsessi etapiga seotud täpset süsiniku jalajälge . Päikesepaneelide tootmise mõju keskkonnale pole põhjalikult uuritud ega dokumenteeritud.

Aruannete kohaselt püüab Materjaliuuringute Läbipaistvuse Koalitsioon aga kvantifitseerida ja avalikustada päikesepaneelide kaevandamise, tootmise ja saatmise süsiniku jalajälge.

Tähelepanuväärne on see, et päikesepaneelide tootmisel tekkiv süsinikdioksiidi heitkogus on palju väiksem kui tavapäraste energiajaamade puhul ja palju väiksem kui söekaevandamisel , hüdrofrakkimisel või naftapuurimisel.

Päikesepaneelide puhul on tavaline probleem aga see, mis juhtub nendega pärast nende tüüpilist 25-aastast eluiga, mis ületab väljundi.

Järeldus

Kuigi päikeseenergia ei ole veatu, on sellel üldiselt positiivne keskkonna- ja finantsmõju.

Jah, päikesepaneelide kaevandamine ja tootmine võtab tohutult energiat ja jah, protsess hõlmab kemikaalide kasutamist. Kuid vastupidiselt sellele, mida andmed näitavad, ei tähenda need kaks vaieldamatut fakti, et päikesepaneelidel oleks negatiivne mõju.

Vähem kui kahe aasta pärast saadakse päikesepaneeli tootmiseks kasutatud energia tagasi. Isegi kui arvestada päikeseenergiaga tootmise ja töötlemise etapis, on tekkivad emissioonid 3–25 korda väiksemad kui sama koguse energia tootmisel fossiilkütustega. 

päikeseenergia kasutamisel on vähem heitkoguseid kui mis tahes fossiilkütuste, eriti kivisöe kasutamisel, mis teeb sellest väga soodsa tehnoloogia.

Soovitused