Jednoduše řečeno, když hovoříme o dopadech fotovoltaických systémů na životní prostředí, hovoříme o vlivech solárních energetických systémů na životní prostředí.
Slunce je obrovský zdroj energie, který byl objeven teprve nedávno. Nabízí hojné zdroje, které mohou vyrábět udržitelnou, čistou a neznečišťující elektřinu , což znamená, že nevznikají žádné emise, které by přispívaly ke globálnímu oteplování.
V posledních letech bylo zjištěno, že solární energie může být zachycena a uložena pro použití po celém světě s nadějí, že nakonec vytlačí tradiční zdroje energie. Vzhledem k tomu, že se pozornost každého přesouvá k ekologičtějším zdrojům energie, solární energie se stává stále důležitější.
V současnosti solární energie tvoří 1.7 % celosvětové produkce elektřiny. Jak výrobní techniky, tak použité materiály zaznamenaly výrazný pokrok.
Environmentální dopady fotovoltaických systémů
Než bude možné využít solární energii jako skutečně čistý zdroj energie, je ještě třeba vyřešit několik překážek v oblasti životního prostředí. Mezi ně patří
- Využívání půdy
- Použití vody
- Účinky na vodní, vzduchové a půdní zdroje
- Nebezpečné materiály
- Výroba solárních panelů
- Čištění polovodičů
- Znečišťující látky a solární odpad
- Environmentální rizika těžby
- Dopad přepravy solárních panelů na životní prostředí
1. Využití půdy
Větší solární instalace užitkového rozsahu mohou způsobovat obavy ze ztráty stanovišť a degradace půdy v závislosti na jejich umístění. Celková potřebná plocha půdy se liší v závislosti na technologii, lokalitě, topografii a intenzitě využívání solárních zdrojů.
Odhaduje se, že fotovoltaické systémy v užitkovém měřítku vyžadují 3.5 až 10 akrů na megawatt, zatímco zařízení CSP vyžadují 4 až 16.5 akrů na megawatt.
Solární zařízení mají menší šanci na koexistenci se zemědělským využitím než větrná zařízení. Solární systémy v užitkovém měřítku však mohou zmírnit své negativní dopady na životní prostředí tím, že budou instalovány v méně žádoucích oblastech, jako jsou brownfieldy, bývalé doly nebo stávající přenosové a dopravní linky.
Menší solární fotovoltaická pole mají menší vliv na využití půdy a lze je instalovat na obytné nebo komerční nemovitosti.
2. Použití vody
Solární fotovoltaické články mohou vyrábět elektřinu bez potřeby vody. Přesto se při výrobě solárních fotovoltaických komponent používá určité množství vody, stejně jako v jakémkoli jiném výrobním procesu.
Voda je v koncentrovaných solárních termálních elektrárnách (CSP) nezbytná pro chlazení , stejně jako v jiných tepelných elektrárnách. Typ chladicího systému, umístění elektrárny a konstrukce elektrárny ovlivňují množství spotřebované vody.
Na každou megawatthodinu vyrobené energie odeberou elektrárny CSP s chladicími věžemi a technologií mokré recirkulace 600–650 galonů vody. Protože se voda neztrácí jako pára, zařízení CSP využívající technologii průtočného chlazení mají vyšší úrovně odběru vody, ale celkově nižší spotřebu vody.
Při implementaci technologie suchého chlazení se v zařízeních CSP spotřebuje téměř o 90 % méně vody. Nižší účinnost a zvýšené náklady jsou však náklady spojené s těmito úsporami vody. Kromě toho účinnost techniky suchého chlazení dramaticky klesá nad 100 stupňů Fahrenheita.
3. Účinky na vodní, vzduchové a půdní zdroje
Rozvoj solárních zařízení ve velkém měřítku vyžaduje srovnávání a čištění, které mění drenážní cesty, zhutňuje půdu a zvyšuje erozi.
Spotřeba vody centrálními chladicími věžemi je v suchém prostředí problémem, protože rostoucí poptávka po vodě by mohla zatížit dostupné zásoby a vést k únikům chemikálií ze zařízení, které by mohly kontaminovat podzemní vodu nebo okolní oblast.
Budování solárních energetických zařízení může představovat rizika pro kvalitu ovzduší, podobně jako výstavba jakéhokoli velkého průmyslového komplexu. Mezi tato nebezpečí patří šíření chorob přenášených půdou a nárůst částic ve vzduchu, které kontaminují zásoby vody.
4. Nebezpečné materiály
V procesu výroby fotovoltaických článků se používá mnoho nebezpečných sloučenin; většina těchto materiálů se používá k čištění a čištění povrchu polovodičů. Mezi tyto látky patří kyselina chlorovodíková, kyselina sírová, kyselina dusičná, fluorovodík, 1,1,1-trichlorethan a aceton.
Jsou srovnatelné s těmi, které se používají v běžném odvětví polovodičů. Druh článku, požadovaný stupeň čištění a velikost křemíkového plátku ovlivňují množství a druh použitých chemikálií.
Dělníci, kteří dýchají silikonový prach, mají obavy. Aby se zabránilo vystavení pracovníků toxickým chemikáliím a aby bylo zaručeno, že výrobní odpady budou náležitě zlikvidovány, musí výrobci fotovoltaických zařízení dodržovat pravidla USA.
Ve srovnání s konvenčními křemíkovými fotovoltaickými články obsahují tenkovrstvé fotovoltaické články několik více nebezpečných složek, jako je arsenid gallia, diselenid měď-indium, galium a telurid kadmia. Nedostatečná manipulace a likvidace těchto položek může představovat významná rizika pro životní prostředí nebo veřejné zdraví.
Výrobci jsou proto finančně motivováni, aby zajistili, že tyto extrémně vzácné a často neobvyklé materiály budou recyklovány, nikoli vyřazeny.
5. Výroba solárních panelů
Výroba solárních panelů spotřebovává mnoho zdrojů, včetně průmyslových materiálů, fosilních paliv a velkého množství vody. Hlavním zdrojem energie používaným při výrobě solárních panelů je uhlí, které přímo souvisí s vyššími emisemi uhlíku.
V procesu výroby solárních panelů se používá jak hydroxid sodný, tak kyselina fluorovodíková. Pro obojí jsou nezbytná přísná pravidla pro nakládání s nebezpečnými odpadními vodami a jejich odstraňování. Mezitím musí být pracovníci v zařízeních, která vyrábějí solární panely, chráněni před těmito nebezpečnými látkami. To zahrnuje kontrolované záruky.
Podle studií se během výrobního procesu částice křemíku vypouštějí do životního prostředí a způsobují silikózu u těch, o kterých je známo, že s nimi přišli do styku. Bylo prokázáno, že u jedinců, kteří jsou vystaveni částicím křemíku během výrobního procesu, se může vyvinout silikóza.
6. Čištění polovodičů
Fotovoltaické (PV) články jsou vyrobeny z polovodičových plátků, které jsou čištěny pomocí toxických chemických látek. Ty se skládají z kyseliny sírové a fluorovodíkové.
Pro odstranění poškození a vytvoření správné povrchové struktury je tento proces čištění klíčový. Kyselina fluorovodíková na druhou stranu může naleptat tkáň a odvápnit kosti, což je pro nechráněnou osobu smrtelné. Musí se s ním zacházet a likvidovat velmi opatrně.
Vzhledem k tomu, že s hydroxidem sodným se snadněji manipuluje a jeho likvidace představuje menší riziko pro zdraví zaměstnanců, může to být bezpečnější varianta.
7. Znečišťující látky a solární odpad
Vzhledem k tomu, že prvním pár nainstalovaným sadám panelů dosluhuje teprve nyní, nevzbudil problém recyklace zastaralých solárních panelů příliš pozornosti. Manipulace s prošlými fotovoltaickými panely se nyní, kdy se blíží doba jejich životnosti, stává kritickým problémem.
Ačkoli je olovo a kadmium přítomno v solárních panelech – o obou je známo, že způsobují rakovinu – jsou primárně složeny ze skla. V důsledku toho existují obavy o bezpečnost kontaminantů. Odstranění nečistot bude stát další náklady na recyklaci těchto součástí.
V současné době se zastaralé solární panely často likvidují na skládkách , protože je nelze snadno znovu využít. Vzhledem k tomu, že panely obsahují škodlivé chemikálie, jsou s touto technikou spojena značná environmentální rizika.
Dešťová voda má potenciál vypouštět a smývat kadmium, které následně prosakuje do půdy a kontaminuje okolní prostředí.
8. Environmentální rizika těžby
Většina moderních technologií využívá při výrobě vzácné minerály. Podobně jako fotovoltaické panely využívají více než 19 těchto neobvyklých minerálů.
Jedná se o omezené zdroje, které se vytrvale těží na mnoha místech po celém světě. Vzhledem k tomu, že národy pracují na zvýšení produkce obnovitelné energie a uspokojují poptávku spotřebitelů po technologiích, je po těchto minerálech neuvěřitelně vysoká poptávka.
Výzkum ukazuje, že nebude dostatek india, složky používané ve fotovoltaických panelech, aby uspokojila obrovskou poptávku a podpořila tuto zelenou revoluci.
Tyto výsledky jsou alarmující a dopad těžby je ještě zhoršuje. Bylo prokázáno, že těžba způsobuje propadliny, ztrátu biodiverzity a otravu okolních vodních toků extrémně kyselým kovovým odpadem.
9. Vliv přepravy solárních panelů na životní prostředí
Emise solárních panelů související s dopravou představují další problém. Ačkoli se solární panely vyrábějí po celém světě, většinou se vyrábějí v Číně, Spojených státech a Evropě. Navíc díly pro solární panely vyrobené v jedné zemi může být nutné přepravovat do jiné.
Upřímně řečeno, je náročné odhadnout přesnou uhlíkovou stopu spojenou s každým krokem výrobního procesu jakéhokoli druhu solárního panelu. Dopady výroby solárních panelů na životní prostředí nebyly dosud rozsáhle studovány ani zdokumentovány.
Podle zpráv se však Koalice pro transparentnost materiálového výzkumu snaží kvantifikovat a zveřejnit uhlíkovou stopu těžby, výroby a přepravy solárních panelů.
Je pozoruhodné, že množství emisí uhlíku generovaných při výrobě solárních panelů je mnohem nižší než u konvenčních energetických zařízení a mnohem nižší než při těžbě uhlí , hydraulickém štěpení nebo ropných vrtech.
Častým problémem solárních panelů je však to, co se s nimi stane po jejich typické 25leté životnosti, která přesahuje výkon.
Závěr
Ačkoli solární energie není bezchybná, obecně má pozitivní čistý ekologický a finanční dopad.
Ano, těžba a výroba solárních panelů vyžaduje obrovské množství energie a ano, tento proces zahrnuje použití chemikálií. Nicméně na rozdíl od toho, co naznačují data, tyto dvě nesporné skutečnosti neznamenají, že solární panely mají čistý negativní účinek.
Za necelé dva roky se obnoví energie použitá na výrobu solárního panelu. I když je sluneční energie uvažována během výrobních a zpracovatelských fází, jsou vyprodukované emise 3–25krát nižší, než když se stejné množství energie vyrábí z fosilních paliv.
využití solární energie má méně emisí než využití jakéhokoli fosilního paliva, zejména uhlí, což z něj činí velmi výhodnou technologii.