9 Fotogalvaaniliste süsteemide keskkonnamõjud

Lihtsamalt öeldes arutleme selle mõju üle päikeseenergiasüsteemid fotogalvaaniliste süsteemide keskkonnamõjude üle.

Päike on tohutu energiaallikas, mis avastati alles hiljuti. See pakub rohkelt ressursse, mida saab toota säästev, puhas ja saastevaba elekter, mis tähendab, et puuduvad heitmed, mis aitavad kaasa globaalse soojenemise.

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

Suuremahulised päikeseenergiapaigaldised võivad tekitada muret elupaikade kadu ja pinnasekahjustused, olenevalt nende asukohast. Vajalik kogupindala sõltub tehnoloogiast, asukohast, topograafiast ja päikeseressursi 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.

Vesi on vajalik jahutamiseks kontsentreeritud päikese soojusjaamad (CSP), nagu see on ka teistes soojuselektrijaamades. Jahutussüsteemi tüüp, tehase asukoht ja tehase kujundus mõjutavad vee tarbimist.

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.

Veetarbimine kesksete tornisüsteemide jahutuseks on kuivades keskkondades murettekitav, sest kasvav veenõudlus võib piirata saadaolevaid varusid ja põhjustada keemiareostusi rajatistest, mis võivad saastada põhjavett või ümbruskonda.

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

Tootmine päikesepaneelid kasutab palju ressursse, sealhulgas tööstuslikke materjale, fossiilkütuseid ja suuri veekoguseid. Peamine päikesepaneelide tootmisel kasutatav 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 päikesepaneelid sageli sisse prügilad kuna neid ei saa kergesti ümber kasutada. Kuna paneelid sisaldavad kahjulikke kemikaale, on selle tehnikaga seotud märkimisväärsed keskkonnaohud.

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 murettekitavamaks. On tõestatud, et kaevandamine põhjustab vajutusi, bioloogilise mitmekesisuse vähenemiseja naaberveekogude mürgitamine äärmiselt happeliste metallijäätmetega.

9. Päikesepaneelide transportimise keskkonnamõju 

Transpordiga seotud heitkogused päikesepaneelidest tulenev lisaprobleem. Kuigi päikesepaneele toodetakse üle kogu maailma, toodetakse neid peamiselt Hiinas, Ameerika Ühendriikides ja Euroopas. Lisaks võib ühes riigis toodetud päikesepaneelide osad olla vaja teise tarnida.

Ausalt öeldes on keeruline täpselt hinnata süsiniku jalajälg mis on seotud mis tahes tüüpi päikesepaneelide tootmisprotsessi iga etapiga. Päikesepaneelide tootmise mõju keskkonnale ei ole põhjalikult uuritud ega dokumenteeritud.

Aruannete kohaselt on aga Materjaliuuringute läbipaistvuse koalitsioon püüab kvantifitseerida ja avalikustada päikesepaneelide kaevandamise, tootmise ja tarnimise süsiniku jalajälge.

Tähelepanuväärne on see, et päikesepaneelide tootmisel tekkivate süsinikdioksiidi heitkoguste hulk on palju väiksem kui tavaliste energiarajatiste puhul ja palju väiksem kui päikesepaneelide tootmisel. Söekaevandamine, frackingvõi õli puurimine.

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

• Energiakatkestuste lahendamine kaasaskantavate päikeseenergialahendustega
  .
• Kuna päikeseenergia kasvab jätkuvalt, võite seda igal pool oodata
  .
• Kuidas taastuvenergia stiimulid töötavad?
  .
• 13 Tööstusliku põllumajanduse keskkonnamõjud
  .
• Päikese, tuule ja lainete kasutamine: taastuvenergia roll kliimamuutuste võitluses