9 Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Φωτοβολταϊκών Συστημάτων

Με απλά λόγια, όταν συζητάμε για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των φωτοβολταϊκών συστημάτων, συζητάμε τις επιπτώσεις των ηλιακών συστημάτων στο περιβάλλον.

Ο ήλιος είναι μια τεράστια πηγή ενέργειας που ανακαλύφθηκε πρόσφατα. Προσφέρει άφθονους πόρους που μπορούν να παράγουν βιώσιμη, καθαρή και μη ρυπογόνα ηλεκτρική ενέργεια , πράγμα που σημαίνει ότι δεν υπάρχουν εκπομπές που να συμβάλλουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

Έχει διαπιστωθεί τα τελευταία χρόνια ότι η ηλιακή ενέργεια μπορεί να συλλαμβάνεται και να αποθηκεύεται για χρήση σε παγκόσμιο επίπεδο με την ελπίδα να εκτοπιστούν τελικά οι παραδοσιακές πηγές ενέργειας. Με την προσοχή όλων να στρέφεται σε πιο πράσινες πηγές ενέργειας, η ηλιακή ενέργεια γίνεται όλο και πιο σημαντική.

Επί του παρόντος, η ηλιακή ενέργεια αντιπροσωπεύει το 1.7% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τόσο οι τεχνικές παραγωγής όσο και τα υλικά που χρησιμοποιούνται έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο.

Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις Φωτοβολταϊκών Συστημάτων

Προτού η ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μια πραγματικά καθαρή πηγή ενέργειας, πρέπει να αντιμετωπιστούν ορισμένα περιβαλλοντικά εμπόδια. Ανάμεσά τους είναι

  • Χρήση της γης
  • Χρήση Νερού
  • Επιπτώσεις στους πόρους του νερού, του αέρα και του εδάφους
  • Επικίνδυνα υλικά
  • Παραγωγή ηλιακών συλλεκτών
  • Καθαρισμός Ημιαγωγών
  • Ρύποι και Ηλιακά Απόβλητα
  • Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι Εξόρυξης
  • Περιβαλλοντικές επιπτώσεις της μεταφοράς ηλιακών συλλεκτών 

1. Χρήση γης

Οι μεγαλύτερες εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας σε επίπεδο κοινής ωφέλειας ενδέχεται να προκαλέσουν ανησυχίες για απώλεια οικοτόπων και υποβάθμιση της γης , ανάλογα με την τοποθεσία τους. Η συνολική έκταση γης που απαιτείται ποικίλλει ανάλογα με την τεχνολογία, την τοποθεσία, την τοπογραφία και την ένταση των ηλιακών πόρων.

Τα φωτοβολταϊκά συστήματα κλίμακας κοινής ωφέλειας εκτιμάται ότι απαιτούν μεταξύ 3.5 και 10 στρέμματα ανά μεγαβάτ, ενώ οι εγκαταστάσεις CSP εκτιμάται ότι απαιτούν μεταξύ 4 και 16.5 στρέμματα ανά μεγαβάτ.

Οι ηλιακές εγκαταστάσεις έχουν λιγότερες πιθανότητες συνύπαρξης με γεωργικές χρήσεις από τις αιολικές εγκαταστάσεις. Τα ηλιακά συστήματα χρηστικής κλίμακας μπορούν, ωστόσο, να μειώσουν τις αρνητικές επιπτώσεις τους στο περιβάλλον εγκαθιστώντας σε λιγότερο επιθυμητές περιοχές, όπως φαινομενικά πεδία, πρώην ορυχεία ή υπάρχουσες γραμμές μεταφοράς και κυκλοφορίας.

Οι μικρότερες ηλιακές φωτοβολταϊκές συστοιχίες έχουν μικρότερη επίδραση στη χρήση γης και μπορούν να εγκατασταθούν σε κατοικίες ή εμπορικές ιδιοκτησίες.

2. Χρήση νερού

Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά κύτταρα μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χωρίς την ανάγκη νερού. Ωστόσο, λίγο νερό χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλιακών φωτοβολταϊκών εξαρτημάτων, όπως και σε κάθε άλλη διαδικασία παραγωγής.

Το νερό είναι απαραίτητο για την ψύξη σε συγκεντρωτικούς ηλιακούς θερμικούς σταθμούς (CSP), όπως και σε άλλους θερμικούς ηλεκτρικούς σταθμούς. Ο τύπος του συστήματος ψύξης, η τοποθεσία και ο σχεδιασμός του σταθμού επηρεάζουν την ποσότητα νερού που χρησιμοποιείται.

Για κάθε μεγαβατώρα ισχύος που παράγεται, οι μονάδες CSP με πύργους ψύξης και τεχνολογία υγρής ανακυκλοφορίας αφαιρούν 600–650 γαλόνια νερού. Επειδή το νερό δεν χάνεται ως ατμός, οι εγκαταστάσεις CSP που χρησιμοποιούν τεχνολογία ψύξης εφάπαξ έχουν υψηλότερα επίπεδα απόσυρσης νερού αλλά χαμηλότερη συνολική χρήση νερού.

Σχεδόν 90% λιγότερο νερό χρησιμοποιείται στις εγκαταστάσεις CSP όταν εφαρμόζεται η τεχνολογία ξηρής ψύξης. Ωστόσο, η χαμηλότερη απόδοση και τα αυξημένα έξοδα είναι το κόστος που σχετίζεται με αυτήν την εξοικονόμηση νερού. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα της τεχνικής ξηρής ψύξης μειώνεται δραματικά πάνω από τους 100 βαθμούς Φαρενάιτ.

3. Επιπτώσεις στους πόρους του νερού, του αέρα και του εδάφους

Η ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας ηλιακών εγκαταστάσεων απαιτεί διαβάθμιση και καθαρισμό, γεγονός που αλλάζει τις οδούς αποστράγγισης, συμπυκνώνει το έδαφος και αυξάνει τη διάβρωση.

Η κατανάλωση νερού από τα κεντρικά συστήματα πύργων για ψύξη αποτελεί ανησυχία σε άνυδρα περιβάλλοντα, επειδή η αυξανόμενη ζήτηση νερού θα μπορούσε να ασκήσει πίεση στα διαθέσιμα αποθέματα και να οδηγήσει σε διαρροές χημικών ουσιών από τις εγκαταστάσεις που θα μπορούσαν να μολύνουν τα υπόγεια ύδατα ή τη γύρω περιοχή.

Η κατασκευή εγκαταστάσεων ηλιακής ενέργειας μπορεί να δημιουργήσει κινδύνους για την ποιότητα του αέρα, όπως η ανάπτυξη οποιουδήποτε μεγάλου βιομηχανικού συγκροτήματος. Αυτοί οι κίνδυνοι περιλαμβάνουν τη διάδοση ασθενειών που μεταφέρονται από το έδαφος και την αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων που μολύνουν τα αποθέματα νερού.

4. Επικίνδυνα Υλικά

Πολλές επικίνδυνες ενώσεις χρησιμοποιούνται στη διαδικασία παραγωγής Φ/Β κυψελών. Τα περισσότερα από αυτά τα υλικά χρησιμοποιούνται για τον καθαρισμό και τον καθαρισμό της επιφάνειας του ημιαγωγού. Αυτές οι ουσίες περιλαμβάνουν υδροχλωρικό οξύ, θειικό οξύ, νιτρικό οξύ, υδροφθόριο, 1,1,1-τριχλωροαιθάνιο και ακετόνη.

Είναι συγκρίσιμα με αυτά που χρησιμοποιούνται στη γενική επιχείρηση ημιαγωγών. Το είδος της κυψέλης, ο βαθμός καθαρισμού που απαιτείται και το μέγεθος της γκοφρέτας πυριτίου επηρεάζουν την ποσότητα και το είδος των χημικών ουσιών που χρησιμοποιούνται.

Υπάρχουν ανησυχίες για τους εργαζόμενους που αναπνέουν σκόνη πυριτίου. Για να αποτραπεί η έκθεση των εργαζομένων σε τοξικές χημικές ουσίες και για να διασφαλιστεί ότι τα απόβλητα της κατασκευής απορρίπτονται κατάλληλα, οι κατασκευαστές φωτοβολταϊκών υποχρεούνται να συμμορφώνονται με τους κανόνες των Η.Π.Α.

Σε σύγκριση με τα συμβατικά φωτοβολταϊκά κύτταρα πυριτίου, τα φωτοβολταϊκά κύτταρα λεπτής μεμβράνης περιέχουν αρκετά πιο επικίνδυνα συστατικά, όπως το αρσενίδιο του γαλλίου, το δισελενίδιο του γαλλίου χαλκού-ινδίου και το τελλουρίδιο του καδμίου. Ο ανεπαρκής χειρισμός και απόρριψη αυτών των αντικειμένων μπορεί να δημιουργήσει σημαντικούς κινδύνους για το περιβάλλον ή τη δημόσια υγεία.

Ως εκ τούτου, οι κατασκευαστές έχουν οικονομικά κίνητρα να διασφαλίσουν ότι αυτά τα εξαιρετικά πολύτιμα και συχνά ασυνήθιστα υλικά ανακυκλώνονται σε αντίθεση με τα απορριπτόμενα.

5. Παραγωγή ηλιακών συλλεκτών

Η κατασκευή ηλιακών πάνελ χρησιμοποιεί πολλούς πόρους, συμπεριλαμβανομένων βιομηχανικών υλικών, ορυκτών καυσίμων και μεγάλων όγκων νερού. Η κύρια πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται στην κατασκευή ηλιακών πάνελ είναι ο άνθρακας, ο οποίος σχετίζεται άμεσα με υψηλότερες εκπομπές άνθρακα.

Στη διαδικασία κατασκευής ηλιακών συλλεκτών, χρησιμοποιούνται και τα δύο υδροξείδιο του νατρίου και υδροφθορικό οξύ. Αυστηροί κανόνες σχετικά με το χειρισμό και την εξάλειψη των επικίνδυνων λυμάτων είναι απαραίτητοι και για τα δύο. Στο μεταξύ, οι εργαζόμενοι στις εγκαταστάσεις που παράγουν ηλιακούς συλλέκτες πρέπει να προστατεύονται από αυτές τις επικίνδυνες ουσίες. Αυτό συνεπάγεται ελεγχόμενες διασφαλίσεις.

Σύμφωνα με μελέτες, κατά τη διαδικασία παραγωγής, σωματίδια πυριτίου απορρίπτονται στο περιβάλλον και προκαλούν πυριτίαση σε όσους είναι γνωστό ότι έρχονται σε επαφή μαζί τους. Έχει αποδειχθεί ότι άτομα που εκτίθενται σε σωματίδια πυριτίου κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας μπορεί να αναπτύξουν πυριτίαση.

6. Καθαρισμός Ημιαγωγών

Τα φωτοβολταϊκά (PV) κύτταρα είναι κατασκευασμένα από γκοφρέτες ημιαγωγών που καθαρίζονται με τη χρήση τοξικών χημικών ουσιών. Αυτά αποτελούνται από θειικό και υδροφθορικό οξύ.

Για την εξάλειψη της ζημιάς και τη δημιουργία της κατάλληλης υφής επιφάνειας, αυτή η διαδικασία καθαρισμού είναι ζωτικής σημασίας. Το υδροφθορικό οξύ, από την άλλη πλευρά, μπορεί να διαβρώσει τον ιστό και να απασβεστώσει τα οστά, καθιστώντας το θανατηφόρο για ένα απροστάτευτο άτομο. Πρέπει να χειρίζεστε και να απορρίπτετε πολύ προσεκτικά.

Δεδομένου ότι το υδροξείδιο του νατρίου είναι ευκολότερο στον χειρισμό και την απόρριψη και παρουσιάζει λιγότερο κίνδυνο για την υγεία των εργαζομένων, μπορεί να είναι μια ασφαλέστερη επιλογή.

7. Ρύποι και Ηλιακά Απόβλητα

Δεδομένου ότι τα πρώτα εγκατεστημένα σετ πάνελ μόλις τώρα αρχίζουν να λήγουν, το πρόβλημα της ανακύκλωσης ξεπερασμένων ηλιακών συλλεκτών δεν έχει συγκεντρώσει ιδιαίτερη προσοχή. Ο χειρισμός των ληγμένων φωτοβολταϊκών πάνελ γίνεται κρίσιμο ζήτημα τώρα που πλησιάζει η λήξη τους.

Παρόλο που ο μόλυβδος και το κάδμιο υπάρχουν στα ηλιακά πάνελ - και τα δύο είναι γνωστό ότι προκαλούν καρκίνο - αποτελούνται κυρίως από γυαλί. Ως αποτέλεσμα, υπάρχουν ανησυχίες για την ασφάλεια των ρύπων. Η αφαίρεση ακαθαρσιών θα κοστίσει επιπλέον για την ανακύκλωση αυτών των εξαρτημάτων.

Προς το παρόν, τα παρωχημένα ηλιακά πάνελ απορρίπτονται συχνά σε χώρους υγειονομικής ταφής, καθώς δεν μπορούν εύκολα να επαναχρησιμοποιηθούν. Επειδή τα πάνελ περιέχουν επιβλαβείς χημικές ουσίες, υπάρχουν σημαντικοί περιβαλλοντικοί κίνδυνοι που σχετίζονται με αυτήν την τεχνική.

Το νερό της βροχής έχει τη δυνατότητα να απορρίψει και να ξεπλύνει το κάδμιο, το οποίο στη συνέχεια εισχωρεί στο έδαφος και μολύνει το περιβάλλον.

8. Περιβαλλοντικοί κίνδυνοι εξόρυξης

Η πλειοψηφία της σύγχρονης τεχνολογίας χρησιμοποιεί σπάνια ορυκτά στην κατασκευή της. Παρόμοια με αυτό, τα φωτοβολταϊκά πάνελ χρησιμοποιούν πάνω από 19 από αυτά τα ασυνήθιστα ορυκτά.

Αυτοί είναι περιορισμένοι πόροι που συλλέγονται επιμελώς σε πολλά μέρη σε όλο τον κόσμο. Καθώς τα έθνη εργάζονται για να αυξήσουν την παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και να ικανοποιήσουν τη ζήτηση των καταναλωτών για τεχνολογία, υπάρχει μια απίστευτα υψηλή ζήτηση για αυτά τα ορυκτά.

Η έρευνα δείχνει ότι δεν θα υπάρχει αρκετό ίνδιο, ένα συστατικό που χρησιμοποιείται σε φωτοβολταϊκά πάνελ, για να καλύψει την τεράστια ζήτηση και να τροφοδοτήσει αυτήν την πράσινη επανάσταση.

Αυτά τα αποτελέσματα είναι ανησυχητικά και ο αντίκτυπος της εξόρυξης τα καθιστά ακόμη πιο ανησυχητικά. Έχει αποδειχθεί ότι η εξόρυξη προκαλεί καταβόθρες, απώλεια βιοποικιλότητας και δηλητηρίαση των γειτονικών υδάτινων ρεμάτων από εξαιρετικά όξινα μεταλλικά απόβλητα.

9. Περιβαλλοντικές επιπτώσεις της μεταφοράς ηλιακών συλλεκτών 

Οι εκπομπές ρύπων από ηλιακούς συλλέκτες που σχετίζονται με τις μεταφορές αποτελούν ένα επιπλέον πρόβλημα. Αν και κατασκευάζονται σε όλο τον κόσμο, οι ηλιακοί συλλέκτες παράγονται κυρίως στην Κίνα, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη. Επιπλέον, τα εξαρτήματα για ηλιακούς συλλέκτες που κατασκευάζονται σε ένα έθνος ενδέχεται να χρειαστεί να αποσταλούν σε άλλο.

Ειλικρινά, είναι δύσκολο να εκτιμηθεί το ακριβές αποτύπωμα άνθρακα που σχετίζεται με κάθε βήμα της διαδικασίας παραγωγής οποιουδήποτε είδους ηλιακού πάνελ. Οι επιπτώσεις της παραγωγής ηλιακών πάνελ στο περιβάλλον δεν έχουν μελετηθεί ή τεκμηριωθεί εκτενώς.

Ωστόσο, σύμφωνα με αναφορές, ο Συνασπισμός για τη Διαφάνεια Έρευνας Υλικών επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει και να αποκαλύψει το αποτύπωμα άνθρακα της εξόρυξης, της κατασκευής και της αποστολής ηλιακών πάνελ.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η ποσότητα των εκπομπών άνθρακα που παράγονται κατά την παραγωγή ηλιακών συλλεκτών είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή των συμβατικών ενεργειακών εγκαταστάσεων και πολύ χαμηλότερη από αυτή της εξόρυξης άνθρακα , της υδραυλικής ρωγμάτωσης ή της γεώτρησης πετρελαίου.

Ένα κοινό πρόβλημα με τα ηλιακά πάνελ, ωστόσο, είναι τι τους συμβαίνει μετά την τυπική διάρκεια ζωής των 25 ετών, η οποία υπερβαίνει την απόδοση.

Συμπέρασμα

Αν και η ηλιακή ενέργεια δεν είναι άψογη, γενικά, έχει θετικό καθαρό περιβαλλοντικό και οικονομικό αντίκτυπο.

Ναι, η εξόρυξη και η παραγωγή ηλιακών συλλεκτών απαιτούν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και ναι, η διαδικασία περιλαμβάνει τη χρήση χημικών ουσιών. Ωστόσο, αντίθετα με ό,τι δείχνουν τα δεδομένα, αυτά τα δύο αδιαμφισβήτητα γεγονότα δεν υπονοούν ότι τα ηλιακά πάνελ έχουν καθαρά αρνητική επίδραση.

Σε λιγότερο από δύο χρόνια, η ενέργεια που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενός ηλιακού πάνελ θα ανακτηθεί. Ακόμη και όταν λαμβάνεται υπόψη η ηλιακή ενέργεια κατά τα στάδια παραγωγής και επεξεργασίας, οι παραγόμενες εκπομπές είναι 3-25 φορές χαμηλότερες από ό,τι όταν η ίδια ποσότητα ενέργειας παράγεται με τη χρήση ορυκτών καυσίμων. 

Η χρήση ηλιακής ενέργειας έχει λιγότερες εκπομπές από τη χρήση οποιουδήποτε ορυκτού καυσίμου, ιδίως του άνθρακα, γεγονός που την καθιστά μια πολύ συμφέρουσα τεχνολογία.

συστάσεις