9 Fotoelektrisko sistēmu ietekme uz vidi

Vienkārši sakot, mēs apspriežam ietekmi saules enerģijas sistēmas par vidi, kad mēs apspriežam fotoelektrisko sistēmu ietekmi uz vidi.

Saule ir milzīgs enerģijas avots, kas atklāts tikai nesen. Tas piedāvā bagātīgus resursus, ko var ražot ilgtspējīgu, tīru un nepiesārņojošu elektroenerģiju, kas nozīmē, ka nav emisiju, kas veicinātu globālā sasilšana.

Pēdējos gados ir atklāts, ka saules enerģiju var uztvert un uzglabāt izmantošanai visā pasaulē, cerot beidzot aizstāt tradicionālos enerģijas avotus. Tā kā ikviena uzmanība tiek pievērsta zaļākiem enerģijas avotiem, saules enerģija ir kļuvusi arvien svarīgāka.

Pašlaik saules enerģija veido 1.7% no pasaules elektroenerģijas ražošanas. Gan ražošanas tehnika, gan izmantotie materiāli ir piedzīvojuši ievērojamu progresu.

Fotoelektrisko sistēmu ietekme uz vidi

Pirms saules enerģiju var izmantot kā patiesi tīru enerģijas avotu, vēl ir jānovērš daži vides šķēršļi. Starp tiem ir

• Zemes izmantošana
• Ūdens lietošana
• Ietekme uz ūdens, gaisa un augsnes resursiem
• Bīstami materiāli
• Saules paneļu ražošana
• Pusvadītāju tīrīšana
• Piesārņotāji un saules atkritumi
• Kalnrūpniecības vides riski
• Saules paneļu transportēšanas ietekme uz vidi 

1. Zemes izmantošana

Lielāka mēroga saules enerģijas iekārtas var radīt bažas biotopu zudums un zemes degradācija, atkarībā no tā, kur tie atrodas. Kopējā nepieciešamā zemes platība atšķiras atkarībā no tehnoloģijas, atrašanās vietas, topogrāfijas un saules resursu intensitātes.

Tiek lēsts, ka komunālo pakalpojumu mēroga fotoelementu sistēmām ir nepieciešami no 3.5 līdz 10 akriem uz megavatu, savukārt CSP iekārtām ir nepieciešami no 4 līdz 16.5 akriem uz megavatu.

Saules iekārtām ir mazākas iespējas līdzāspastāvēt ar izmantošanu lauksaimniecībā nekā vēja iekārtām. Tomēr komunālo pakalpojumu mēroga saules enerģijas sistēmas var samazināt to negatīvo ietekmi uz vidi, uzstādot tās mazāk vēlamās vietās, piemēram, degradētās teritorijās, bijušajās raktuvēs vai esošajās pārvades un satiksmes līnijās.

Mazākiem saules PV blokiem ir mazāka ietekme uz zemes izmantošanu, un tos var uzstādīt dzīvojamos vai komerciālos īpašumos.

2. Ūdens izmantošana

Saules fotoelementi var ražot elektroenerģiju bez ūdens nepieciešamības. Tomēr daļa ūdens tiek izmantota saules PV komponentu ražošanā, tāpat kā jebkurā citā ražošanas procesā.

Ūdens ir nepieciešams dzesēšanai koncentrētā veidā saules termoelektrostacijas (CSP), kā tas ir citās termoelektrostacijās. Dzesēšanas sistēmas veids, iekārtas atrašanās vieta un iekārtas dizains ietekmē izmantoto ūdens daudzumu.

Uz katru saražotās elektroenerģijas megavatstundu CSP iekārtas ar dzesēšanas torņiem un mitrās recirkulācijas tehnoloģiju atdala 600–650 galonus ūdens. Tā kā ūdens netiek zaudēts kā tvaiks, CSP iekārtām, kurās izmanto vienreizējās dzesēšanas tehnoloģiju, ir augstāks ūdens izņemšanas līmenis, bet mazāks kopējais ūdens patēriņš.

Ieviešot sausās dzesēšanas tehnoloģiju, CSP iekārtās tiek izmantots gandrīz par 90% mazāk ūdens. Tomēr ar šiem ūdens ietaupījumiem saistītās izmaksas ir zemāka efektivitāte un palielināti izdevumi. Turklāt sausās dzesēšanas tehnikas efektivitāte ievērojami samazinās virs 100 grādiem pēc Fārenheita.

3. Ietekme uz ūdens, gaisa un augsnes resursiem

Liela mēroga saules enerģijas iekārtu attīstībai ir nepieciešama greiderēšana un tīrīšana, kas maina drenāžas ceļus, sablīvē augsni un palielina eroziju.

Ūdens patēriņš centrālo torņu sistēmās dzesēšanai rada bažas sausā vidē, jo pieaugošais ūdens pieprasījums var radīt slogu pieejamām padevēm un izraisīt ķīmisku vielu noplūdi no iekārtām, kas varētu piesārņot gruntsūdeņus vai apkārtnē.

Saules enerģijas iekārtu celtniecība var radīt risku gaisa kvalitātei, līdzīgi kā jebkura liela rūpnieciskā kompleksa attīstīšana. Šīs briesmas ietver slimību izplatīšanos, ko pārnēsā augsne, un gaisā esošo daļiņu daudzuma palielināšanos, kas piesārņo ūdens krājumus.

4. Bīstami materiāli

PV šūnu ražošanas procesā tiek izmantoti daudzi bīstami savienojumi; lielāko daļu šo materiālu izmanto pusvadītāju virsmas tīrīšanai un attīrīšanai. Šīs vielas ir sālsskābe, sērskābe, slāpekļskābe, fluorūdeņradis, 1,1,1-trihloretāns un acetons.

Tie ir salīdzināmi ar tiem, ko izmanto vispārējā pusvadītāju biznesā. Šūnas veids, nepieciešamā tīrīšanas pakāpe un silīcija vafeles izmērs ietekmē izmantoto ķīmisko vielu daudzumu un veidu.

Pastāv bažas par darbiniekiem, kuri ieelpo silīcija putekļus. Lai novērstu darbinieku pakļaušanu toksisko ķīmisko vielu iedarbībai un garantētu, ka ražošanas atkritumi tiek atbilstoši iznīcināti, PV ražotājiem ir jāievēro ASV noteikumi.

Salīdzinājumā ar parastajiem silīcija fotoelementiem, plānslāņa PV elementi satur vairākas bīstamākas sastāvdaļas, piemēram, gallija arsenīds, vara-indija gallija diselenīds un kadmija telurīds. Neatbilstoša šo priekšmetu apstrāde un iznīcināšana var radīt būtisku risku videi vai sabiedrības veselībai.

Tāpēc ražotāji ir finansiāli motivēti, lai nodrošinātu, ka šie ārkārtīgi vērtīgie un bieži vien neparastie materiāli tiek pārstrādāti, nevis izmesti.

5. Saules paneļu ražošana

Ražošana saules paneļi izmanto daudz resursu, tostarp rūpnieciskos materiālus, fosilo kurināmo un lielu ūdens daudzumu. Galvenais saules paneļu ražošanā izmantotais enerģijas avots ir ogles, kas ir tieši saistītas ar lielākām oglekļa emisijām.

Saules paneļu izgatavošanas procesā tiek izmantots gan nātrija hidroksīds, gan fluorūdeņražskābe. Abos gadījumos ir nepieciešami stingri noteikumi par bīstamo notekūdeņu apstrādi un likvidēšanu. Tikmēr darbinieki objektos, kas ražo saules paneļus, ir jāaizsargā no šīm bīstamajām vielām. Tas ietver kontrolētus aizsardzības pasākumus.

Saskaņā ar pētījumiem, ražošanas procesā silīcija daļiņas tiek izvadītas vidē un izraisa silikozi tiem, kuri ir zināmi ar tiem saskarē. Ir pierādīts, ka indivīdiem, kuri ražošanas procesā ir pakļauti silīcija daļiņām, var attīstīties silikoze.

6. Pusvadītāju tīrīšana

Fotoelektriskās (PV) šūnas ir izgatavotas no pusvadītāju plāksnēm, kuras tīra, izmantojot toksiskas ķīmiskas vielas. Tie sastāv no sērskābes un fluorūdeņražskābes.

Lai novērstu bojājumus un izveidotu pareizu virsmas tekstūru, šis tīrīšanas process ir ļoti svarīgs. Savukārt fluorūdeņražskābe var izraisīt audu koroziju un atkaļķot kaulus, padarot to nāvējošu neaizsargātai personai. Ar to jārīkojas un jāiznīcina ļoti uzmanīgi.

Tā kā nātrija hidroksīdu ir vieglāk apstrādāt un atbrīvoties no tā, un tas rada mazāku risku darbinieku veselībai, tas var būt drošāks risinājums.

7. Piesārņotāji un saules atkritumi

Tā kā dažu pirmo uzstādīto paneļu komplektu derīguma termiņš tikai tagad sāk beigties, novecojušo saules paneļu pārstrādes problēma nav pievērsusi lielu uzmanību. Apstrāde ar fotoelementu paneļiem, kuriem beidzies derīguma termiņš, kļūst par kritisku problēmu tagad, kad tuvojas to derīguma termiņš.

Lai gan svins un kadmijs atrodas saules paneļos, kas, kā zināms, izraisa vēzi, tie galvenokārt sastāv no stikla. Tā rezultātā pastāv bažas par piesārņotāju drošību. Šo komponentu otrreizējai pārstrādei piemaisījumu noņemšana maksās papildus.

Pašlaik novecojuši saules paneļi bieži tiek izmesti iekšā poligoni jo tos nevar viegli izmantot atkārtoti. Tā kā paneļi satur kaitīgas ķīmiskas vielas, ar šo paņēmienu ir saistītas ievērojamas vides briesmas.

Lietus ūdenim ir iespēja izvadīt un aizskalot kadmiju, kas pēc tam iesūcas augsnē un piesārņo apkārtējo vidi.

8. Kalnrūpniecības vides riski

Lielākā daļa mūsdienu tehnoloģiju savā ražošanā izmanto retus minerālus. Līdzīgi tam, fotoelementu paneļi izmanto vairāk nekā 19 no šiem neparastajiem minerāliem.

Tie ir ierobežoti resursi, kas tiek cītīgi iegūti daudzās vietās visā pasaulē. Tā kā valstis strādā, lai palielinātu atjaunojamās enerģijas ražošanu un apmierinātu patērētāju pieprasījumu pēc tehnoloģijām, pieprasījums pēc šiem minerāliem ir neticami liels.

Pētījumi liecina, ka nebūs pietiekami daudz indija, elementa, ko izmanto fotoelektriskajos paneļos, lai apmierinātu milzīgo pieprasījumu un veicinātu šo zaļo revolūciju.

Šie rezultāti ir satraucoši, un ieguves ietekme tos padara vēl vairāk. Ir pierādīts, ka kalnrūpniecība rada iegrimes, bioloģiskās daudzveidības zudums, un blakus esošo ūdens straumju saindēšana ar īpaši skābiem metālu atkritumiem.

9. Saules paneļu transportēšanas ietekme uz vidi 

Ar transportu saistītās emisijas no saules paneļiem rada papildu problēmu. Lai gan saules paneļi tiek ražoti visā pasaulē, tie galvenokārt tiek ražoti Ķīnā, ASV un Eiropā. Turklāt vienā valstī ražotās saules paneļu daļas, iespējams, būs jānosūta uz citu valsti.

Godīgi sakot, ir grūti precīzi novērtēt oglekļa nospiedumu saistīti ar katru jebkura veida saules paneļa ražošanas procesa posmu. Saules paneļu ražošanas ietekme uz vidi nav plaši pētīta vai dokumentēta.

Tomēr saskaņā ar ziņojumiem Koalīcija par materiālu pētniecības pārredzamību mēģina kvantitatīvi noteikt un atklāt saules paneļu ieguves, ražošanas un piegādes oglekļa pēdas.

Jāatzīmē, ka saules paneļu ražošanas laikā radītais oglekļa emisiju daudzums ir daudz mazāks nekā tradicionālajās enerģijas iekārtās un daudz mazāks nekā saules paneļu ražošanas laikā. ogļu ieguve, fracking, vai naftas urbšana.

Tomēr izplatīta problēma ar saules paneļiem ir tas, kas ar tiem notiek pēc to tipiskā 25 gadu kalpošanas laika, kas pārsniedz jaudu.

Secinājumi

Lai gan saules enerģija nav nevainojama, kopumā tai ir pozitīva neto ietekme uz vidi un finansiāli.

Jā, saules paneļu ieguve un ražošana patērē milzīgus enerģijas daudzumus, un jā, process ietver ķīmisku vielu izmantošanu. Tomēr pretēji tam, ko liecina dati, šie divi neapstrīdami fakti nenozīmē, ka saules paneļiem ir tīra negatīva ietekme.

Mazāk nekā divu gadu laikā tiks atgūta saules paneļa ražošanai izmantotā enerģija. Pat ņemot vērā saules enerģiju ražošanas un pārstrādes posmos, radītās emisijas ir 3–25 reizes mazākas nekā tad, ja tādu pašu enerģijas daudzumu ražo, izmantojot fosilo kurināmo. 

Saules enerģijas izmantošana rada mazāk emisiju nekā jebkura fosilā kurināmā, īpaši ogļu, izmantošana, kas padara to par ļoti izdevīgu tehnoloģiju.

Ieteikumi

• Enerģijas pārtraukumu novēršana, izmantojot pārnēsājamus saules enerģijas risinājumus
  .
• Saules enerģijai turpinot pieaugt, to varat sagaidīt visur
  .
• Kā darbojas atjaunojamās enerģijas stimuli?
  .
• 13 Rūpnieciskās lauksaimniecības ietekme uz vidi
  .
• Saules, vēja un viļņu izmantošana: atjaunojamās enerģijas loma cīņā pret klimata pārmaiņām