Проще говоря, мы обсуждаем последствия солнечные энергетические системы на окружающую среду, когда мы обсуждаем воздействие фотоэлектрических систем на окружающую среду.
Солнце — огромный источник энергии, который был обнаружен лишь недавно. Он предлагает богатые ресурсы, которые могут производить устойчивое, чистое и экологически чистое электричество, что означает, что нет никаких выбросов, которые способствуют глобальное потепление.
В последние годы было обнаружено, что солнечную энергию можно улавливать и хранить для использования во всем мире в надежде в конечном итоге вытеснить традиционные источники энергии. Поскольку всеобщее внимание переключается на более экологически чистые источники энергии, солнечная энергия становится все более важной.
В настоящее время на долю солнечной энергии приходится 1.7% мирового производства электроэнергии. Как технологии производства, так и используемые материалы претерпели значительные изменения.
Содержание
Воздействие фотоэлектрических систем на окружающую среду
Прежде чем солнечную энергию можно будет использовать в качестве действительно чистого источника энергии, необходимо устранить несколько экологических препятствий. Среди них
- Землепользование
- Использование воды
- Воздействие на водные, воздушные и почвенные ресурсы
- Опасные материалы
- Производство солнечных панелей
- Очистка полупроводников
- Загрязняющие вещества и солнечные отходы
- Экологические риски горнодобывающей промышленности
- Воздействие транспортировки солнечных панелей на окружающую среду
1. Землепользование
Более крупные солнечные установки в коммунальном масштабе могут вызвать беспокойство по поводу потеря среды обитания и Деградация земель, в зависимости от того, где они расположены. Общая необходимая площадь земли варьируется в зависимости от технологии, местоположения, топографии и интенсивности солнечных ресурсов.
По оценкам, фотоэлектрические системы коммунального масштаба требуют от 3.5 до 10 акров на мегаватт, тогда как объекты CSP, по оценкам, требуют от 4 до 16.5 акров на мегаватт.
У солнечных установок меньше шансов сосуществовать с сельскохозяйственными целями, чем у ветровых установок. Однако солнечные системы коммунального масштаба могут уменьшить свое негативное воздействие на окружающую среду, если их устанавливать в менее желательных местах, таких как заброшенные месторождения, бывшие шахты или существующие линии электропередачи и трафика.
Солнечные фотоэлектрические батареи меньшего размера оказывают меньшее влияние на землепользование и могут быть установлены на жилых или коммерческих объектах.
2. Использование воды
Солнечные фотоэлектрические элементы могут генерировать электроэнергию без необходимости использования воды. Тем не менее, некоторое количество воды используется при производстве солнечных фотоэлектрических компонентов, как и в любом другом производственном процессе.
Вода необходима для охлаждения в концентрированных солнечные тепловые установки (CSP), как и на других тепловых электростанциях. Тип системы охлаждения, расположение установки и ее конструкция влияют на количество используемой воды.
На каждый мегаватт-час выработанной электроэнергии электростанции CSP с градирнями и технологией мокрой рециркуляции удаляют 600–650 галлонов воды. Поскольку вода не теряется в виде пара, установки CSP, использующие технологию прямоточного охлаждения, имеют более высокие уровни водозабора, но более низкое общее потребление воды.
При внедрении технологии сухого охлаждения на объектах ЦСП используется почти на 90% меньше воды. Однако снижение эффективности и увеличение расходов — это издержки, связанные с такой экономией воды. Более того, эффективность метода сухого охлаждения резко снижается при температуре выше 100 градусов по Фаренгейту.
3. Воздействие на водные, воздушные и почвенные ресурсы
Крупномасштабное строительство солнечных электростанций требует планировки и расчистки, что изменяет пути дренажа, уплотняет почву и усиливает эрозию.
Потребление воды центральными башенными системами для охлаждения является проблемой в засушливых регионах, поскольку растущие потребности в воде могут создать нагрузку на имеющиеся запасы и привести к разливам химикатов с объектов, которые могут загрязнять подземные воды или прилегающей территории.
Строительство объектов солнечной энергетики может создать риски для качества воздуха, как и развитие любого крупного промышленного комплекса. Эти опасности включают распространение болезней, переносимых через почву, и увеличение количества переносимых по воздуху твердых частиц, загрязняющих запасы воды.
4. Опасные материалы
В процессе производства фотоэлектрических элементов используется множество опасных соединений; большинство этих материалов используются для очистки поверхности полупроводников. К этим веществам относятся соляная кислота, серная кислота, азотная кислота, фтороводород, 1,1,1-трихлорэтан и ацетон.
Они сопоставимы с теми, которые используются в полупроводниковой промышленности. Тип ячейки, требуемая степень очистки и размер кремниевой пластины — все это влияет на количество и тип используемых химикатов.
Есть опасения по поводу рабочих, которые вдыхают кремниевую пыль. Чтобы предотвратить воздействие токсичных химикатов на рабочих и гарантировать правильную утилизацию производственных отходов, производители фотоэлектрических систем обязаны соблюдать правила США.
По сравнению с обычными кремниевыми фотоэлектрическими элементами, тонкопленочные фотоэлектрические элементы содержат несколько более опасных компонентов, таких как арсенид галлия, диселенид галлия меди-индия и теллурид кадмия. Ненадлежащее обращение и утилизация этих предметов может представлять значительный риск для окружающей среды и здоровья населения.
Поэтому производители финансово заинтересованы в том, чтобы эти чрезвычайно ценные и зачастую необычные материалы перерабатывались, а не выбрасывались.
5. Производство солнечных панелей
Изготовление солнечные панели использует много ресурсов, включая промышленные материалы, ископаемое топливо и большие объемы воды. Основным источником энергии, используемым при производстве солнечных панелей, является уголь, что напрямую связано с более высокими выбросами углерода.
В процессе изготовления солнечных панелей используются гидроксид натрия и плавиковая кислота. В обоих случаях необходимы строгие правила обращения с опасными сточными водами и их удаления. Между тем, рабочие на предприятиях по производству солнечных батарей нуждаются в защите от этих опасных веществ. Это влечет за собой контролируемые гарантии.
Согласно исследованиям, в процессе производства частицы кремния выбрасываются в окружающую среду и вызывают силикоз у тех, кто контактировал с ними. Было продемонстрировано, что у людей, которые подвергаются воздействию частиц кремния во время производственного процесса, может развиться силикоз.
6. Очистка полупроводников.
Фотоэлектрические (PV) элементы изготовлены из полупроводниковых пластин, которые очищаются токсичными химическими веществами. Они состоят из серной и плавиковой кислот.
Этот процесс очистки имеет решающее значение для устранения повреждений и создания правильной текстуры поверхности. С другой стороны, плавиковая кислота может разъедать ткани и декальцинировать кости, что делает ее смертельной для незащищенного человека. С ним необходимо обращаться и утилизировать очень осторожно.
Поскольку с гидроксидом натрия легче обращаться и утилизировать, а также он представляет меньший риск для здоровья сотрудников, это может быть более безопасным вариантом.
7. Загрязнители и солнечные отходы
Поскольку срок действия первых нескольких установленных комплектов панелей только начинает истекать, проблема переработки устаревших солнечных панелей не привлекла особого внимания. Обращение с фотоэлектрическими панелями с истекшим сроком годности становится критической проблемой сейчас, когда приближается срок их годности.
Хотя в солнечных панелях присутствуют свинец и кадмий, которые, как известно, вызывают рак, они в основном состоят из стекла. В результате возникают опасения по поводу безопасности загрязняющих веществ. Удаление примесей потребует дополнительных затрат на переработку этих компонентов.
В настоящее время устаревшие солнечные панели часто выбрасываются в полигоны поскольку их нелегко перепрофилировать. Поскольку панели содержат вредные химические вещества, этот метод несет в себе значительную опасность для окружающей среды.
Дождевая вода может выделять и смывать кадмий, который затем просачивается в почву и загрязняет окружающую среду.
8. Экологические риски горнодобывающей промышленности
Большинство современных технологий используют в своем производстве редкие минералы. Аналогично этому, фотоэлектрические панели используют более 19 из этих необычных минералов.
Это ограниченные ресурсы, которые усердно добываются во многих местах по всему миру. Поскольку страны работают над увеличением производства возобновляемой энергии и удовлетворением потребительского спроса на технологии, спрос на эти минералы невероятно высок.
Исследования показывают, что индия, компонента, используемого в фотоэлектрических панелях, будет недостаточно, чтобы удовлетворить огромный спрос и подпитывать эту зеленую революцию.
Эти результаты вызывают тревогу, а влияние горнодобывающей промышленности делает их еще более тревожными. Было продемонстрировано, что добыча полезных ископаемых приводит к образованию провалов, утрата биоразнообразияи отравление соседних водотоков чрезвычайно кислыми металлическими отходами.
9. Воздействие транспортировки солнечных панелей на окружающую среду
Выбросы, связанные с транспортом Солнечные панели создают дополнительную проблему. Хотя солнечные панели производятся по всему миру, в основном они производятся в Китае, США и Европе. Более того, детали для солнечных панелей, произведенные в одной стране, возможно, придется доставлять в другую.
Честно говоря, сложно оценить точную углеродный след связан с каждым этапом производственного процесса любого типа солнечной панели. Влияние производства солнечных панелей на окружающую среду не было тщательно изучено и задокументировано.
Однако, по имеющимся данным, Коалиция по прозрачности исследований материалов пытается количественно оценить и раскрыть углеродные следы добычи, производства и доставки солнечных панелей.
Примечательно, что количество выбросов углекислого газа, образующихся при производстве солнечных панелей, значительно ниже, чем у традиционных энергетических объектов, и намного ниже, чем у добыча угля, Frackingили бурение нефтяных скважин.
Однако общая проблема с солнечными панелями заключается в том, что происходит с ними после типичного 25-летнего срока службы, который выходит за рамки производительности.
Заключение
Хотя солнечная энергия не безупречна, в целом она оказывает положительное чистое экологическое и финансовое воздействие.
Да, добыча полезных ископаемых и производство солнечных панелей требуют огромного количества энергии, и да, этот процесс предполагает использование химикатов. Однако, вопреки тому, что показывают данные, эти два неоспоримых факта не означают, что солнечные панели имеют чистый отрицательный эффект.
Менее чем через два года энергия, использованная для производства солнечной панели, будет восстановлена. Даже если солнечная энергия учитывается на этапах производства и переработки, производимые выбросы в 3–25 раз ниже, чем при производстве того же количества энергии с использованием ископаемого топлива.
Использование солнечной энергии имеет меньше выбросов, чем использование любого ископаемого топлива, особенно угля, что делает эту технологию очень выгодной.
Рекомендации
- Решение проблемы перебоев в энергоснабжении с помощью портативных солнечных решений
. - Поскольку солнечная энергия продолжает расти, вы можете ожидать ее повсюду
. - Как работают стимулы в области возобновляемых источников энергии?
. - 13 Воздействие промышленного сельского хозяйства на окружающую среду
. - Использование солнца, ветра и волн: роль возобновляемых источников энергии в борьбе с изменением климата
Страстный эколог в душе. Ведущий автор контента в EnvironmentGo.
Я стремлюсь информировать общественность об окружающей среде и ее проблемах.
Это всегда было о природе, мы должны защищать, а не разрушать.