Are solar panels really that ‘green’? Los impactos ambientales de los paneles solares son ampliamente discutidos y comentados, pero ¿qué argumentos son válidos y qué es el ruido de las redes sociales?
los argumentos clave contra los paneles solares son que requieren más energía y equipos de quema de combustibles fósiles para extraer, fabricar y transportar de lo que ahorran., Otro argumento es que los productos químicos tóxicos se utilizan en el proceso de fabricación que hacen más daño que bien.
la energía Solar no es perfecta
por otro lado, se argumenta que los paneles solares crean más energía limpia de la que toman para crear y las principales compañías globales están realmente liderando con el ejemplo con respecto al uso de productos químicos.
aquí examinaremos los impactos ambientales positivos y negativos de los paneles solares y lo que el futuro tiene reservado para la industria de la energía solar.,
impactos ambientales negativos paneles solares
comencemos por afirmar lo obvio: la energía solar no es perfecta. Como todo en la vida, hay ventajas y desventajas.
esto es especialmente cierto para temas pequeños como la generación de energía para 7 mil millones de personas de una manera sostenible y económica.
La energía Solar no está exenta de desventajas. Vamos a examinarlos aquí:
1. Demanda de energía-la energía Solar requiere una cantidad significativa de energía por adelantado para producir. La minería, la fabricación y el transporte requieren cantidades sustanciales de energía., El cuarzo debe procesarse, limpiarse y luego fabricarse con otros componentes que pueden provenir de diferentes instalaciones (aluminio, cobre, etc.)..) para producir un solo módulo solar. Calentar el cuarzo durante la etapa de procesamiento requiere un calor muy alto. La fabricación requiere combinar múltiples materiales con una precisión increíble para producir paneles de alta eficiencia. Todo esto requiere mucha energía inicial. Con los combustibles tradicionales, como el gas o el goal, se extraen, limpian/procesan y queman a gran escala,por lo general en un solo lugar.
2., Productos químicos: para producir silicio de grado solar, el procesamiento de semiconductores generalmente involucra productos químicos peligrosos. Dependiendo del fabricante del panel solar y del país de origen, estos productos químicos pueden o no eliminarse correctamente. Como todas las industrias, hay empresas que lideran con el ejemplo, y otras que recortan costos para ahorrar dinero. No todas las empresas tiran productos químicos, o no reciclan sus subproductos adecuadamente, pero hay manzanas podridas por ahí.
3. Reciclaje – ¿qué sucede cuando los paneles solares se rompen o son dados de baja?, Aunque el reciclaje de paneles solares aún no se ha convertido en un problema importante, lo hará en las próximas décadas, ya que los paneles solares deben reemplazarse. Actualmente, los módulos solares se pueden eliminar junto con otros desechos electrónicos estándar. Los países que carecen de medios sólidos de eliminación de desechos electrónicos corren un mayor riesgo de sufrir problemas relacionados con el reciclado.
Estas son las principales preocupaciones medioambientales que rodean a la industria FOTOVOLTAICA. The fear is certainly cause for further investigation but may be unfounded according to the numbers.,
productos químicos, reciclaje y eliminación de paneles solares
El reciclaje y eliminación de paneles solares es un área clave de preocupación. Hay un problema claro con soluciones en el horizonte.
esto no está tan extendido o tóxico como puede parecer. Las obleas de silicio de los módulos solares estándar están encapsuladas, comúnmente por acetato de vinilo etilio (EVA). Esta capa protege la oblea de silicio. Si los módulos no se eliminan adecuadamente y se exponen a condiciones de prueba específicas, es posible que se produzca alguna lixiviación. En condiciones normales de funcionamiento, estos materiales no se liberarán.,
La energía Solar es muy efectiva en la mitigación de carbono. Al igual que con todas las tecnologías, los residuos o subproductos no deseados es algo que debe ser tratado.
una respuesta obvia es reciclar los paneles solares y vender sus elementos base. Genial en teoría, pero este camino no es económico ni escalable, todavía.
Paths Forward
Las plantas de reciclaje de paneles solares a gran escala existen, pero no son tan frecuentes como deben ser.
Este Gal se espera con las nuevas industrias y tecnologías. Los recicladores de automóviles no aparecieron el día después de que el Modelo T saliera de la línea., Los depósitos de botellas no estaban esperando la llegada de las botellas. Los recicladores de residuos electrónicos se han convertido recientemente en un lugar común, décadas después de la explosión de la electrónica de consumo.
se necesita tiempo para que las industrias secundarias se desarrollen alrededor de las industrias primarias.
una solución alternativa o adicional para ayudar a la economía del reciclaje es poner una tarifa a los fabricantes de paneles solares para facilitar el proceso de reciclaje o exigir que los fabricantes implementen un programa de reciclaje.
ambas opciones tardarán en implementarse y perfeccionarse.,
la economía del reciclaje de paneles solares mejorará a medida que se retiren más paneles solares. Los volúmenes más altos en cualquier industria permiten que la economía de la escala haga su magia.
una solución simple a los productos químicos utilizados en los paneles solares sería encontrar métodos alternativos para la fabricación de Módulos. Esta solución ya está en marcha, aunque su cronograma para la comercialización es difícil de predecir.
aunque los productos químicos se utilizan en la producción de paneles solares, la comparación con los combustibles tradicionales puede proporcionar un contexto útil., La generación de cualquier forma de energía a gran escala requerirá cierto uso de productos químicos en la cadena de suministro.
El carbón debe limpiarse y tratarse químicamente después de la extracción. El gas natural fracturado debe extraerse utilizando mezclas químicas. Tanto el carbón como el gas se queman para crear electricidad. La propia energía Nuclear requiere el manejo de materiales extremadamente radiactivos.
ninguna fuente de combustible es perfecta, cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas ambientales.
Pero algunos son mejores que otros.,
Impacto Ambiental de la fabricación de paneles solares
¿Cómo se fabrican los paneles solares y cuáles son los impactos ambientales de ese proceso?
Los paneles solares tienen pocos componentes: un marco, células, lámina posterior, película protectora, conductores y una cubierta de vidrio templado. El marco es de aluminio, las celdas son de silicio, los conductores son de cobre y la lámina posterior & la película suele ser un polímero o un material a base de plástico.,
Para hacer los paneles solares, la materia prima debe ser extraído, esto es predominantemente Cuarzo que se procesa en el silicio. El aluminio, el cobre o la plata también son materiales clave involucrados que deben extraerse u obtenerse de fuentes recicladas, pero en su mayoría se extraen debido a la creciente expansión de la industria fotovoltaica en los últimos 10 años.,
Después de la extracción de materias primas, el cuarzo se procesa en silicio de grado electrónico. Este proceso implica calentar el cuarzo en un horno de alta temperatura y reaccionarlo con varios productos químicos.
Se requieren otros procesos de fabricación para formar el marco de aluminio extruido y enrollar el vidrio templado. La fabricación de cualquier cosa generalmente requiere grandes cantidades de energía.,
los paneles Solares de tomar una gran cantidad de energía para crear, pero el total de las emisiones están muy de carga frontal. Después de instalar los paneles solares, producen energía libre de emisiones durante más de 25 años.
el proceso de fabricación es irrelevante sin el contexto de la energía generada durante la vida útil, así como la forma en que se acumulan otras fuentes de combustible.
las respuestas a dos preguntas clave proporcionarán este contexto:
1., ¿La energía limpia generada por los paneles solares compensa los impactos negativos durante el proceso de minería y fabricación?
2. ¿Cómo se compara la intensidad de emisión de la energía solar con las fuentes tradicionales de combustible eléctrico como el carbón?
intensidad de emisión de carbono de paneles solares y otros combustibles
la intensidad de emisión es la duración (total) de las emisiones de carbono evaluadas por unidad de energía. Esto se muestra por gramos de equivalente de dióxido de carbono por kilovatio-hora (gC02e/kWh) o un valor equivalente, toneladas de equivalente de dióxido de carbono por megavatio-hora (tC02/MWh).,
cuanto menor sea la intensidad de emisión, mejor será el impacto ambiental, ya que se emite menos CO2 para generar la misma cantidad de energía.
emisiones de carbono durante toda la vida de la energía solar
para pintar una imagen clara de la huella de carbono de la energía solar, se han realizado cientos de estudios de evaluación del ciclo de vida en las últimas dos décadas sobre el perfil de emisiones de la energía solar.
estas evaluaciones incluyeron etapas previas, operativas y posteriores de generación de energía a partir de diversas fuentes de combustible, como la energía solar fotovoltaica, la energía solar térmica, la energía eólica, la energía nuclear, el gas natural y el carbón.
En 2014, los estados UNIDOS, El Laboratorio Nacional de energía renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL) del departamento de energía examinó 400 de estos estudios para detectar discrepancias, valores atípicos y otros factores variables que contribuyen a los datos. A continuación, los datos se armonizaron utilizando un conjunto discreto de supuestos para fines de comparación.
los resultados mostraron que los paneles solares requieren aproximadamente 60% a 70% de su energía por adelantado, aproximadamente 25% durante la operación y aproximadamente 5% a 20% después de su vida productiva.,
El carbón por otro lado generó ~98% de sus emisiones durante el proceso de operación (minería, transporte, combustión, etc.) y solo 1% durante los procesos aguas arriba y aguas abajo.
los paneles solares hoy en día son casi un 50% más eficientes que cuando se realizó este estudio
ya que uno podría esperar que los métodos de generación de energía basados en combustibles fósiles produzcan más CO2 que las fuentes renovables por kWh.
lo que uno no podría haber esperado es cuán grande es la brecha entre los tipos de combustible.,
la intensidad de emisión del ciclo de vida de la energía solar fotovoltaica es de aproximadamente 40 gC02/kWh.
la intensidad de emisión del ciclo de vida del carbón es de aproximadamente 1.000 gC02 / kWh.
El carbón produce 25 veces más dióxido de carbono que la energía solar para producir la misma cantidad de energía.,
varianza de intensidad de emisión
una advertencia a tener en cuenta a favor de la energía renovable es que los paneles solares de silicio en la armonización de NREL fueron de 13,2% a 14,0% de eficiencia.
Esta fue la precisión en los años anteriores a 2014, pero hoy en día, los módulos solares policristalinos logran regularmente eficiencias de >19.5%.
Los paneles solares hoy en día son casi un 50% más eficientes que cuando se realizó este estudio. Crear más kWh de energía limpia a partir del mismo déficit de fabricación, lo que reducirá aún más la intensidad de emisión de energía solar fotovoltaica.,
incluso las peores estimaciones para la energía solar fotovoltaica siguen siendo 3 veces mejores que las mejores estimaciones para el carbón (es poco probable que ambas situaciones sean ciertas).
La mediana y los valores armonizados ofrecen una imagen más precisa de la intensidad de las emisiones de los tipos de combustible (teniendo en cuenta los valores atípicos estadísticos).
el valor armonizado también consideró un valor de irradiación solar de 1700 kWh / m2, que es aproximadamente igual a los niveles observados en Alberta y Saskatchewan.
La intensidad de emisión es una métrica increíblemente importante que debe considerarse al evaluar los impactos ambientales de la energía solar.,
se han realizado otros estudios y metanálisis que confirman los impactos ambientales de los paneles solares en comparación con otras fuentes de combustible encontradas por NREL.
Véase Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre, and Energy Policy studies para análisis adicionales.
tiempo de recuperación de energía de los paneles solares
Si los paneles solares toman más energía para crear de la que producirán durante su vida útil, o de manera similar, si los efectos ascendentes de la fabricación de paneles solares son peores que los beneficios operativos, la tecnología es fundamentalmente defectuosa.,
la gente a menudo mira el retorno de la inversión (ROI) o el período de recuperación de la inversión para medir el valor de una inversión financiera. ¿Cuánto tiempo pasará hasta que recupere mi dinero?
un período de recuperación de la inversión de 25 años no entusiasma a la mayoría de las personas, pero un período de recuperación de la inversión de 3 años tendría la atención de la mayoría de los inversores.
esta misma pregunta puede enmarcarse para la generación de energía y la evaluación del impacto ambiental de los paneles solares: ¿cuánto tiempo pasará hasta que el sistema de energía solar genere suficiente energía para compensar la energía que tomó producir?,
el período de recuperación de energía para la energía solar depende de su ubicación, ya que los diferentes patrones climáticos afectan la generación solar. Un panel solar instalado en el desierto del Sahara producirá más energía y amortización mucho más rápido que el mismo panel instalado sobre el Círculo Polar Ártico.
una vez más, NREL proporciona algunos datos notables. Estos datos incluyen la fabricación del módulo, el marco y el equilibrio de los componentes del sistema.,
Multi-cristalino de los paneles solares tienen una energía de recuperación de la inversión periodo de 2 años.
otra advertencia favorable a tener en cuenta es que el valor se basa en una eficiencia asumida del panel solar del 14%. Hoy en día, los paneles solares son 40% a 50% más eficientes.
Con esto en mente, es razonable suponer que los paneles solares tienen un período aproximado de recuperación de energía de 1 a 2 años.,
si se le ofreciera una inversión con un período de amortización de 2 años, ¿la tomaría?
electricidad fuentes de combustible impacto ambiental
los beneficios ambientales de la energía solar también varían dependiendo de qué forma de energía se desplaza.
como sugiere la figura anterior, generar energía solar en lugar de usar electricidad de la red alimentada con carbón será mucho más ventajoso que si estuviera instalando paneles solares para compensar principalmente la electricidad hidroeléctrica o eólica de la red.,
hay una serie de otras razones para instalar paneles solares, incluso si su red está alimentada por fuentes renovables (como aliviar la presión en la red y reducir el costo de vida de la propiedad de la electricidad), pero no se detallarán aquí.
Las Provincias como Nueva Escocia, Saskatchewan y Alberta se beneficiarían más de la energía solar, ya que la energía en estas provincias proviene principalmente de combustibles fósiles.
Quebec es el que menos gana con el despliegue de energía solar, ya que su red ya está casi libre de emisiones.
conclusión
La energía Solar no es perfecta, pero en general proporciona un impacto ambiental neto positivo y un impacto financiero.
sí, se requieren grandes cantidades de energía para minar/fabricar paneles solares y sí, se utilizan productos químicos durante el proceso de fabricación., Sin embargo, estos dos hechos irrefutables no equivalen a que los paneles solares tengan un impacto negativo neto, como sugieren los datos.
la energía necesaria para crear un panel solar se recuperará en menos de 2 años. Incluso teniendo en cuenta la etapa de fabricación y procesamiento de la energía solar, las emisiones generadas son de 3 a 25 veces menores que la generación de la misma cantidad de energía a partir de combustibles fósiles.
las emisiones reducidas del uso de energía solar en comparación con cualquier combustible fósil (especialmente carbón) hacen que la tecnología sea extremadamente beneficiosa.