a napelemek valóban “zöldek”? A napelemek környezeti hatásait széles körben megvitatják és kommentálják, de milyen érvek érvényesek, és mi a közösségi média zaja?
a napelemek elleni fő érvek az, hogy több energiát és fosszilis tüzelőanyagot égető berendezést igényelnek a bányászathoz, a gyártáshoz és a szállításhoz, mint amennyit megtakarítanak., Egy másik érv az, hogy a gyártási folyamat során mérgező vegyi anyagokat használnak, amelyek több kárt okoznak,mint hasznot.
Napenergia nem tökéletes
a másik oldalon, ez azzal érvelt, hogy a napelemek több tiszta energiát, mint létrehozni, felső globális vállalatok valóban a példamutatás tekintetében vegyi anyag használat.
itt megvizsgáljuk a napelemek pozitív és negatív környezeti hatásait, valamint azt, hogy mit tartogat a jövő a napenergia-ipar számára.,
negatív környezeti hatások napelemek
kezdjük azzal, hogy a nyilvánvaló-napenergia nem tökéletes. Mint minden az életben, vannak upsides and downsides.
Ez különösen igaz olyan kis témákra, mint például az energia előállítása 7 milliárd ember számára fenntartható, gazdaságos módon.
a napenergia nincs hátránya nélkül. Vizsgáljuk meg őket itt:
1. Energiaigény-a napenergia jelentős mennyiségű energiát igényel a termelés előtt. A bányászat, a gyártás és a szállítás mind jelentős mennyiségű energiát igényel., A kvarcot fel kell dolgozni, meg kell tisztítani, majd más komponensekkel kell előállítani, amelyek különböző létesítményekből származhatnak (alumínium, réz stb..) egyetlen napelemes modul előállítására. A kvarc melegítése a feldolgozási szakaszban nagyon magas hőt igényel. A gyártáshoz több anyag hihetetlen pontossággal történő kombinálására van szükség a nagy hatékonyságú panelek előállításához. Mindez sok energiát igényel. A hagyományos tüzelőanyagok, mint például a gáz vagy a cél, kivonják, megtisztítják/feldolgozzák, és elégetik nagyon nagy léptékű, jellemzően egyetlen helyen.
2., Vegyi anyagok-szoláris minőségű szilícium előállításához a félvezető feldolgozás általában veszélyes vegyi anyagokat tartalmaz. A napelem gyártójától és származási országától függően ezek a vegyi anyagok megfelelően megsemmisíthetők vagy nem ártalmatlaníthatók. Mint minden iparág, vannak olyan vállalatok, amelyek példával vezetnek, mások pedig a készpénz megtakarítása érdekében sarkokat vágnak. Nem minden cég dob vegyi anyagok, vagy nem újrahasznosítani a melléktermékek megfelelően, de vannak rossz alma odakinn.
3. Újrahasznosítás – mi történik, ha a napelemek eltörnek vagy leszerelésre kerülnek?, Bár a napelemek újrahasznosítása még nem vált jelentős kérdéssé, az elkövetkező évtizedekben a napelemeket ki kell cserélni. Jelenleg a napelemes modulokat más szabványos e-hulladékkal lehet ártalmatlanítani. Azok az országok, amelyek nem rendelkeznek megbízható e-hulladék ártalmatlanítási eszközökkel, nagyobb kockázatnak vannak kitéve az újrahasznosítással kapcsolatos kérdések tekintetében.
ezek a fő környezeti aggályok a fotovillamos iparág körül. A félelem minden bizonnyal további vizsgálatot okoz, de a számok szerint megalapozatlan lehet.,
A napelemek újrahasznosítása és ártalmatlanítása
a napelemek újrahasznosítása és ártalmatlanítása kulcsfontosságú terület. Egyértelmű probléma van a megoldásokkal a horizonton.
Ez nem olyan elterjedt vagy mérgező,mint amilyennek látszik. A standard napelemes modulok szilíciumlemezeit általában etil-vinil-acetát (EVA) kapszulázza. Ez a réteg védi a szilícium ostyát. Ha a modulokat nem megfelelően ártalmatlanítják, és különleges vizsgálati körülményeknek vannak kitéve, lehetséges, hogy kimosódás léphet fel. Normál üzemi körülmények között ezek az anyagok nem szabadulnak fel.,
a napenergia nagyon hatékony a szén-dioxid csökkentésében. Mint minden technológia esetében, a nem szándékolt hulladék vagy melléktermékekkel is foglalkozni kell.
nyilvánvaló válasz a napelemek újrahasznosítása és az alapelemek értékesítése. Nagy elméletben, de ez az út nem gazdaságos, skálázható – még.
léteznek nagyméretű napelemes újrahasznosító üzemek, de nem olyan elterjedtek, mint amilyennek lenniük kell.
Ez a lemaradás új iparágakkal és technológiákkal várható. Az automatikus újrahasznosítók nem jelentek meg azon a napon, amikor a T modell gördült le a vonalról., Palack raktárak nem várt körül az advent a palackok. Az E-hulladék újrahasznosítók nemrégiben váltak közös helyré, évtizedekkel a fogyasztói elektronika robbanása után.
időbe telik, amíg a másodlagos iparágak az elsődleges iparágak köré fejlődnek.
az újrahasznosítás gazdaságosságát elősegítő alternatív vagy kiegészítő megoldás az, ha díjat fizetnek a napelemgyártóknak az újrahasznosítási folyamat megkönnyítése érdekében, vagy megbízják a gyártóktól az újrahasznosítási program végrehajtását.
mindkét lehetőség időt vesz igénybe a megvalósításhoz és a tökéletesítéshez.,
a napelemek újrahasznosításának gazdaságossága javul, mivel több napelem leszerelésre kerül. A nagyobb volumen minden iparágban lehetővé teszi a skála gazdaságának varázsát.
a napelemekben használt vegyi anyagok egyszerű megoldása a modulok gyártására szolgáló alternatív módszerek megtalálása lenne. Ez a megoldás már folyamatban van, bár a kereskedelem ütemtervét nehéz megjósolni.
bár a napelemek gyártásában vegyi anyagokat használnak, a hagyományos tüzelőanyagokhoz képest hasznos kontextust biztosíthatnak., Az energia bármilyen formájának tömegskálán történő előállítása bizonyos vegyi anyagok használatát igényli az ellátási láncban.
a szenet a bányászat után kémiailag meg kell tisztítani és kezelni kell. A frackelt földgázt kémiai keverékekkel kell kivonni. Mind a szén, mind a gáz elégetik a villamos energia létrehozásához. Maga a nukleáris energia rendkívül radioaktív anyagok kezelését igényli.
egyetlen üzemanyagforrás sem tökéletes, mindegyiknek megvannak a saját környezeti előnyei és hátrányai.
de néhány jobb, mint mások.,
A napelemek gyártásának környezeti hatása
hogyan készülnek a napelemek, és milyen környezeti hatásai vannak ennek a folyamatnak?
a napelemek kevés alkatrészből állnak: keretből, cellákból, hátlapból, védőfóliából, vezetőkből és edzett üvegborításból. A keret Alumínium, a cellák szilícium, a vezetők réz, a hátlap & film jellemzően polimer vagy műanyag alapú anyag.,
Hogy a napelemek, a nyersanyag kell bányászott, ez elsősorban Kvarc, amelyek feldolgozása a szilícium. Az alumínium, a réz vagy az ezüst szintén kulcsfontosságú anyagok, amelyeket bányászni kell, vagy újrahasznosított forrásokból kell beszerezni, de leginkább a fotovillamos ipar megnövekedett terjeszkedése miatt bányásznak az elmúlt 10 évben.,
a nyersanyagok bányászatát követően a kvarcot elektronikus minőségű szilíciummá dolgozzák fel. Ez a folyamat magában foglalja a kvarc magas hőmérsékletű kemencében történő melegítését, valamint különböző vegyi anyagokkal való reagálását.
az extrudált alumínium keret kialakításához és az edzett üveg gördítéséhez más gyártási eljárásokra van szükség. A gyártás általában hatalmas mennyiségű energiát igényel.,
napelemek sok energiát létrehozni, de a teljes kibocsátás erősen első töltve. A napelemek telepítése után 25+ évig kibocsátásmentes energiát termelnek.
a gyártási folyamat irreleváns, anélkül, hogy összefüggésben lenne az élettartam által generált energiával, valamint azzal, hogy más üzemanyagforrások miként halmozódnak fel.
a két kulcsfontosságú kérdésre adott válaszok ezt a kontextust biztosítják:
1., A napelemek által termelt tiszta energia ellensúlyozza-e a bányászati és gyártási folyamat során jelentkező negatív hatásokat?
2. Hogyan viszonyul a napenergia kibocsátási intenzitása a hagyományos villamosenergia-üzemanyagforrásokhoz, például a szénhez?
A napelemek és más tüzelőanyagok szén-dioxid-kibocsátási intenzitása
a kibocsátási intenzitás az energiaegységenként értékelt élettartam (teljes) szén-dioxid-kibocsátás. Ezt kilowattóránként (gc02e/kWh) gramm szén-dioxid-egyenérték vagy azzal egyenértékű érték mutatja, tonna szén-dioxid-egyenérték megawattóránként (tC02/MWh).,
minél alacsonyabb a kibocsátási intenzitás, annál jobb a környezeti hatás, mivel kevesebb CO2-t bocsátanak ki azonos mennyiségű energia előállításához.
élettartam szén-dioxid-kibocsátás a napenergia
világos képet festeni a napenergia szénlábnyomáról, több száz életciklus-felmérést végeztek az elmúlt néhány évtizedben a napenergia kibocsátási profilján.
ezek az értékelések magukban foglalták a különböző üzemanyagforrásokból származó energiatermelés upstream, operatív és downstream szakaszait, mint például a napelemes fotovillamos, napenergiás, szélenergia, nukleáris, földgáz és szén.
2014-ben az Egyesült Államokban., Az Energiaügyi Minisztérium Nemzeti megújulóenergia-laboratóriuma (NREL) 400 ilyen tanulmányt vizsgált át, amelyek eltéréseket, kiugró értékeket és egyéb, az adatokhoz hozzájáruló változó tényezőket jelentettek. Az adatokat ezután összehasonlítási célokra diszkrét feltételezéskészlettel harmonizálták.
Az eredmények azt mutatták, hogy a napelemek energiájuk körülbelül 60-70% – át igénylik előre, körülbelül 25% – át működés közben, és körülbelül 5-20% – át produktív élettartamuk után.,
a szén viszont a működési folyamat során (bányászat, szállítás, égés stb.) kibocsátásának ~98% – át, az upstream és downstream folyamatok során pedig csak 1% – át termelte.
A napelemek ma közel 50%-kal hatékonyabbak, mint amikor ez a tanulmány történt
mivel a fosszilis tüzelőanyagokon alapuló energiatermelési módszerek több CO2-t termelnek, mint a megújuló energiaforrások kWh-nként.
amit talán nem vártunk el, az az, hogy mekkora a különbség az üzemanyagtípusok között.,
a napenergia PV életciklus-kibocsátási intenzitása körülbelül 40 gc02/kWh.
a szén életciklus-kibocsátási intenzitása körülbelül 1000 gC02 / kWh.
a szén 25-ször több szén-dioxidot termel, mint a napenergia, hogy azonos mennyiségű energiát termeljen.,
Emisszióintenzitás variancia
egy figyelmeztetés a megújuló energia javára, hogy az NREL harmonizációjában a szilícium napelemek 13,2% – 14,0% – ban hatékonyak voltak.
Ez volt a pontos az 2014-ig vezető években, de ma a polikristályos napmodulok rendszeresen elérik a >19.5% hatékonyságát.
a napelemek ma közel 50% – kal hatékonyabbak, mint amikor ez a tanulmány történt. Több kWh tiszta energia létrehozása ugyanabból a gyártási hiányból, amely tovább csökkenti a napenergia fotovillamos kibocsátásának intenzitását.,
még a legrosszabb becslések napenergia PV még mindig 3x jobb, mint a legjobb becslések szén (mindkét esetben igaz nem valószínű).
a medián és a harmonizált értékek pontosabb képet festenek az üzemanyagtípusok kibocsátási intenzitásáról (a statisztikai kiugró értékeket figyelembe véve).
a harmonizált érték 1700 kWh/m2-es napsugárzási értéknek is tekinthető, amely megközelítőleg megegyezik az Alberta és Saskatchewan közötti szintekkel.
a kibocsátási intenzitás hihetetlenül fontos mutató, amelyet figyelembe kell venni a napenergia környezeti hatásainak értékelésekor.,
egyéb vizsgálatokat és metaanalízist végeztek, amelyek megerősítik a napelemek környezeti hatásait az NREL által talált más üzemanyagforrásokhoz képest.
lásd Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre, and Energy Policy studies for additional analysis.
Energia Megtérülési Ideje Napelemek
Ha a napelemek több energiát létrehozni, mint fognak termelni, mint az életben, vagy hasonlóképpen, ha az upstream hatások a napelem gyártás vagy rosszabb, mint a működési előnyök, a technológia alapvetően hibás.,
az emberek gyakran megnézik a befektetés megtérülését (ROI) vagy a megtérülési időt, hogy felmérjék a pénzügyi befektetés értékét. Mennyi idő, míg visszakapom a pénzem?
a 25 éves megtérülési idő nem izgatja fel a legtöbb embert, de a 3 éves megtérülési idő a legtöbb befektető figyelmét felkeltette.
ugyanez a kérdés fogalmazható meg az energiatermelésre és a napelemek környezeti hatásának felmérésére is – meddig tart, amíg a naperőmű-rendszer elegendő energiát termel ahhoz, hogy ellensúlyozza az energiatermeléshez szükséges energiát?,
a napenergia energia megtérülési ideje az Ön helyétől függ, mivel a különböző időjárási minták befolyásolják a napenergia-termelést. A Szaharai sivatagba telepített napelem sokkal több energiát termel majd, és sokkal gyorsabban megtérül, mint a sarkkör felett telepített panel.
ismét az NREL néhány figyelemre méltó adatot szolgáltat. Ezek az adatok magukban foglalják a modul, a keret és a rendszerkomponensek egyensúlyának előállítását.,
Több-a kristályos napelemek energia megtérülési ideje mindössze 2 év.
egy másik kedvező figyelmeztetés, amelyet meg kell jegyezni, hogy az érték 14% – os feltételezett napelem-hatékonyságon alapul. Napjainkban a napelemek 40-50% – kal hatékonyabbak.
ezt szem előtt tartva ésszerű feltételezni, hogy a napelemek hozzávetőleges energia megtérülési ideje 1-2 év.,
Ha egy 2 éves megtérülési idővel rendelkező befektetést ajánlottak fel, akkor megteszi?
villamosenergia-tüzelőanyag-források környezeti hatás
a napenergia környezeti előnyei attól függően is változhatnak,hogy az energia milyen formáját mozdítják el.
ahogy a korábbi ábra is sugallja, a széntüzelésű villamos energia helyett a napenergia előállítása sokkal előnyösebb lesz, mint ha napelemeket telepítene, hogy elsősorban a hidro-vagy szélenergiát ellensúlyozza a hálózatból.,
számos más ok is van a napelemek telepítésére, még akkor is, ha a rácsot megújuló források táplálják (például a hálózatra nehezedő nyomás enyhítése és a villamos energia élettartamának csökkentése), de ezeket itt nem részletezzük.
olyan tartományok, mint Nova Scotia, Saskatchewan és Alberta részesülnének a napenergia előnyeiből, mivel ezekben a tartományokban az energia elsősorban fosszilis tüzelőanyagokból származik.
Quebec áll, hogy megszerezzék a legkevesebb napenergia-telepítés, mint a rács már majdnem kibocsátásmentes.
következtetés
a napenergia nem tökéletes, de összességében pozitív nettó környezeti hatást és pénzügyi hatást biztosít.
Igen, hatalmas mennyiségű energia szükséges a napelemek bányászatához/gyártásához, igen, vegyi anyagokat használnak a gyártási folyamat során., Ez a két megdönthetetlen tény azonban nem egyenlő a nettó negatív hatással rendelkező napelemekkel, amint azt az adatok sugallják.
a napelem létrehozásához szükséges energia kevesebb, mint 2 év alatt megtérül. Még a napenergia gyártási és feldolgozási fázisát is figyelembe véve, a keletkező kibocsátások 3x-25x-rel kisebbek, mint a fosszilis tüzelőanyagokból származó azonos mennyiségű energia előállítása.
a solarenergy használatából származó csökkentett kibocsátások a fosszilis tüzelőanyagokkal (különösen a szénnel) szemben rendkívül előnyösvé teszik a technológiát.