Er solcellepaneler virkelig at ‘grønn’? Miljøvirkninger av solcellepaneler er mye diskutert og kommentert på, men hvilke argumenter er gyldige, og hva er sosiale medier støy?
– Tasten argumenter mot solenergi paneler er at de krever mer energi og fossilt brensel-brenning utstyr til min, produksjon og transport enn de sparer., Et annet argument er at giftige kjemikalier brukes i produksjonsprosessen, som gjøre mer skade enn godt.
Solenergi er ikke perfekt
På den andre siden er det hevdet at solcellepaneler skape mer ren energi enn de ta for å lage og øverste globale selskaper er virkelig å lede ved eksempel med hensyn til kjemisk bruk.
Her vil vi undersøke positive og negative miljømessige virkninger av solcellepaneler og hva fremtiden har i vente for solenergi-industrien.,
Negative Miljøvirkninger Solcellepaneler
La oss starte med å si det åpenbare – solenergi er ikke perfekt. Som alt annet i livet, det er upsides og ulemper.
Dette er spesielt sant for små emner som genererer energi for 7 milliarder mennesker på en bærekraftig, økonomisk måte.
Solenergi er ikke uten ulemper. La oss se på dem her:
1. Etterspørselen etter energi – Solar krever en betydelig mengde energi opp foran for å produsere. Bergverksdrift, industri og transport krever store mengder energi., Kvarts må være behandlet og renset og deretter produsert med andre komponenter som kan komme fra ulike anlegg (aluminium, kobber etc..) for å produsere en enkelt solcelle. Oppvarming av kvarts i foredlingsleddet krever svært høy varme. Produksjon krever kombinere flere materialer med utrolig presisjon for å produsere høy effektivitet paneler. Alt dette krever mye av opp-front energi. Med tradisjonelle drivstoffer som bensin eller mål,de er hentet ut, rengjort/bearbeidet og brent ved svært store skalaer,vanligvis på ett sted.
2., Kjemikalier for Å produsere solar grade silicon, semi-leder behandling vanligvis involverer farlige kjemikalier. Avhengig av solenergi panel produsenten og opprinnelsesland, disse kjemikaliene kan eller kan ikke kastes på riktig måte. Som alle bransjen, det er selskaper å lede ved eksempel, og andre som kutte hjørner for å spare penger. Ikke alle selskap som vil dumpe kjemikalier, eller ikke vil resirkulere sine biprodukter riktig, men det er dårlige epler der ute.
3. Resirkulering – Hva skjer når solcellepaneler pause eller er nedlagt?, Selv om solenergi panel gjenvinning har ikke blitt et stort problem ennå, vil det i de kommende tiår, som solcellepaneler trenger å byttes ut. I dag, solcellepaneler kan kastes sammen med andre standard e-avfall. Land uten robust e-avfall betyr er på et høyere risiko for gjenvinning-relaterte problemstillinger.
Dette er de viktigste miljøaspektene rundt PV industrien. Frykten er absolutt grunn til videre undersøkelser, men kan være ubegrunnet i henhold til tallene.,
Kjemikalier, Resirkulering og Deponering av Solcellepaneler
og Resirkulering av solcellepaneler er et sentralt område av bekymring. Det er et klart problem med løsninger på horisonten.
Dette er ikke så utbredt eller giftig som det kan virke om. Standard solar modules’ silisium wafere er innkapslet, ofte ved ethyly vinyl acetat (EVA). Dette laget beskytter silisiumskive. Hvis moduler er ikke kastes på forsvarlig måte og utsatt for spesifikk test betingelser er det mulig noen utvasking kan oppstå. Under normale driftsforhold disse materialene vil ikke bli publisert.,
Solenergi er svært effektiv på carbon mitigation. Som med alle teknologier, utilsiktet avfall eller biprodukter er noe som må håndteres.
Et åpenbare svaret er å resirkulere solcellepaneler og selge sin base elementer. Flott i teorien, men denne banen er ikke en økonomisk, skalerbar ett – ennå.
Veier Fremover
Stor skala solar panel gjenvinningsanlegg eksisterer, men er ikke så utbredt som de trenger å være.
Dette lag som er forventet med nye næringer og teknologier. Auto gjenvinnere ikke dukker opp dagen etter Modell T rullet av linjen., Flaske depoter var ikke vente rundt for bruk av flasker. E-avfall resirkulering har bare nylig blitt vanlig sted, tiår etter eksplosjonen av forbrukerelektronikk.
Det tar tid for videregående industrien til å utvikle seg rundt primærnæringer.
En alternativ eller supplerende løsning for å hjelpe økonomien i resirkulering er å sette et gebyr på solenergi panel produsenter for å lette gjenbruk prosess eller mandat et resirkuleringsprogram bli implementert fra produsenter.
Begge alternativene vil ta tid å implementere og perfekt.,
The economics of solar panel gjenvinning vil bli forbedret som mer solenergi paneler er utrangerte. Høyere volumer i alle bransjer la economics of scale å arbeide sin magi.
En enkel løsning til kjemikalier som brukes i solcellepaneler ville være å finne alternative metoder for produksjon av moduler. Denne løsningen er allerede i gang, til tross for sin tidslinje for kommersialisering er vanskelig å forutsi.
Selv om kjemikalier brukes i solcellepaneler produksjon, sammenlignet med tradisjonelle drivstoffer som kan gi nyttige sammenheng., Generere noen form for energi på en masse skala vil kreve noen bruk av kjemikalier i verdikjeden.
Kull må være kjemisk renset og behandlet etter gruvedrift. Fracked naturgass må trekkes ut ved hjelp av kjemiske blandinger. Både kull og gass er forbrent til å lage elektrisitet. Kjernekraft i seg selv krever håndtering av svært radioaktivt materiale.
det er Ikke drivstoff kilde er perfekt, hver har sine egne miljømessige fordeler og ulemper.
Men noen er bedre enn andre.,
Miljøpåvirkning av Solenergi Panel Produksjon
Hvordan er solcellepaneler som er gjort, og hva er de miljømessige konsekvensene av at prosessen?
Solcellepaneler har noen komponenter: en ramme, celler, backsheet, beskyttende film, dirigenter og en herdet glass dekke. Rammen er i aluminium, cellene er silisium, lederne er kobber og backsheet & filmen er vanligvis en polymer eller plast-basert materiale.,
for Å lage solcellepaneler, råstoffet må være minelagt, dette er hovedsakelig Kvarts som er behandlet i silisium. Aluminium og kobber eller sølv er også viktige materialer som er involvert som må være minelagt, eller hentet fra resirkulert kilder, men det meste de er utvunnet på grunn av økt ekspansjon av PV industrien i de siste 10 årene.,
Etter utvinning av råvarer, kvarts er behandlet i elektronisk-grade silicon. Denne prosessen omfatter oppvarming av kvarts i en høy temperatur ovn og reagerer det med ulike kjemikalier.
Andre produksjonsprosesser er nødvendig for å danne den ekstrudert aluminium ramme og rulle herdet glass. Produksjon noe som vanligvis krever store mengder energi.,
Solcellepaneler tar mye energi å lage, men de totale utslippene er sterkt front-loaded. Etter solcellepaneler er installert, de produserer utslippsfri energi for 25+ år.
produksjonsprosessen er irrelevant uten sammenheng med det livet som er generert energi, samt hvordan andre drivstoff kilder stable opp.
svar til to sentrale spørsmål vil gi denne sammenheng:
1., Gjør ren energi generert fra solcellepaneler oppveie negative virkninger ved gruvedrift og produksjon av prosessen?
2. Hvordan gjør solenergi er utslippsintensiteten i forhold til tradisjonell elektrisitet drivstoff kilder som kull?
Karbon-Utslipp Intensitet av Solcellepaneler og Andre Drivstoff
utslippsintensiteten er levetiden (total) utslipp evaluert per enhet av energi. Dette er vist ved gram karbondioksid tilsvarende per kilowatt-time (gC02e/kWh) eller et tilsvarende beløp, tonn karbondioksidekvivalenter per megawatt-time (tC02/MWh).,
Jo lavere utslippsintensitet, jo bedre miljøpåvirkning, som mindre CO2 slippes ut til å generere den samme mengde energi.
Levetid og Utslipp fra Solar
for Å male et klart bilde av solenergi er karbon-fotavtrykk, hundrevis av livssyklus vurderinger studier har vært utført i løpet av de siste par tiår på solenergi er utslipp profil.
Disse vurderinger inkludert oppstrøms, drifts-og nedstrøms stadier av energi fra ulike drivstoff kilder som solar PV, solar thermal, vind, kjernekraft, gass og kull.
I 2014, USA, Department of Energy ‘ s National Renewable Energy Laboratory (NREL) vist rundt 400 av disse studiene regnskap for avvik, uteliggere og andre variable medvirkende faktorer til data. Dataene ble deretter harmonisert med et diskret sett av forutsetninger for sammenligning.
resultatene viste at solcellepaneler kreve ca 60% til 70% av sin energi på forhånd, ca 25% under drift og ca 5% til 20% etter deres produktive liv.,
Kull på den andre siden er generert ~98% av sine utslipp under operasjonen prosessen (gruvedrift, transport, forbrenning etc) og bare 1% under oppstrøms og nedstrøms prosesser.
Solcellepaneler i dag er nesten 50 prosent mer effektiv enn når denne studien oppstått
Som en kan forvente fossile brensel-energi basert generasjon metoder produserer mer CO2 enn fornybare kilder per kWh.
Hva kan man ikke har forventet er bare hvor stor av en gap det er mellom typer drivstoff.,
livssyklusen utslippsintensitet av solar PV er ca 40 gC02/kWh.
livssyklusen utslippsintensitet av kull er ca 1000 gC02/kWh.
Kull produserer 25 x mer karbondioksid enn solar energi til å produsere samme mengde energi.,
utslippsintensitet Varians
En påminnelse å merke seg i favør av fornybar energi er at silisium solceller i NREL er harmonisering ble 13.2% til 14,0% effektiv.
Dette var nøyaktig i år frem til 2014, men i dag, poly-krystallinske solcellepaneler regelmessig oppnå effektivitetsgevinster av >19.5%.
Solcellepaneler i dag er nesten 50 prosent mer effektiv enn når denne studien fant sted. Skape mer kWh er av ren energi fra samme produksjonsunderskudd som vil ytterligere redusere solar PV er utslippsintensiteten.,
Selv de verste estimater for solar PV er fortsatt 3x bedre enn den beste estimat for kull (begge situasjoner være sant, er lite sannsynlig).
median og harmonisert verdier male et mer nøyaktig bilde av utslippsintensitet av drivstoff typer (regnskap for statistiske uteliggere).
Det harmoniserte verdi også ansett som en solar irradiansen verdien av 1700kWh/m2 som er omtrent lik den nivåer sett over Alberta og Saskatchewan.
utslippsintensiteten er et utrolig viktig beregningen som må vurderes når du vurderer de miljømessige konsekvensene av solenergi.,
Andre studier og meta-analyser som har blitt gjennomført som bekrefter de miljømessige konsekvensene av solcellepaneler i forhold til andre drivstoff kilder finnes ved NREL.
Se Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre, og energipolitikk studier for ytterligere analyse.
Energy Payback Time of Solcellepaneler
Hvis solcellepaneler ta mer energi til å lage enn de vil produsere over sin levetid, eller tilsvarende, hvis oppstrøms virkninger av solenergi panel produksjon er verre enn den operative fordeler, teknologien er fundamentalt feil.,
Folk ofte se på avkastningen på investeringen (ROI) eller tilbakebetalingstid for å måle verdien av en finansiell investering. Hvor lang tid vil det ta før jeg får pengene mine tilbake?
En 25-års tilbakebetalingstid ikke få folk flest spent, men en 3-års tilbakebetalingstid ville ha mest investorenes oppmerksomhet.
det samme spørsmålet kan være innrammet for energi og vurdere miljømessige konsekvenser av solcellepaneler – hvor lang tid vil det ta før solenergi systemet genererer nok energi til å oppveie den energien det tok å produsere?,
The energy payback periode for solenergi avhenger av din posisjon så forskjellige været påvirker solar generasjon. Et solcellepanel montert i Sahara-Ørkenen vil produsere mer energi og payback mye raskere enn det samme panelet som er installert over polarsirkelen.
igjen, NREL gir noen bemerkelsesverdige data. Disse dataene omfatter produksjon av modulen, ramme og balanse av systemkomponenter.,
Multi-krystallinske solceller har en energy payback periode på bare 2 år.
en Annen gunstig forbeholdet å merke seg er at verdien er basert på en antatt solar panel effektivitet på 14%. I dag, solcellepaneler er 40% til 50% mer effektiv.
Med det i tankene, er det rimelig å anta at solcellepaneler har en omtrentlig energy payback periode på 1 til 2 år.,
Hvis du ble tilbudt en investering med en 2-års tilbakebetalingstid, ville du ta det?
Elektrisitet Drivstoff Kilder Miljøpåvirkning
De miljømessige fordelene av solenergi også variere avhengig av hvilken form for energi er fortrengt.
Som den tidligere figuren antyder, generere solenergi i stedet for å bruke kull-grid elektrisitet vil være langt mer fordelaktig enn hvis du var å installere solcellepaneler til å motregne primært hydro vind eller strøm fra nettet.,
Det finnes en rekke andre grunner til å installere solcellepaneler selv om strømnettet er drevet av fornybare kilder (for eksempel lindre press på nett og senke levetiden kostnaden av elektrisitet eierskap), men de vil ikke bli nærmere omtalt her.
Provinser som Nova Scotia, Saskatchewan og Alberta ville ha nytte av solenergi mest siden energi i disse provinsene, kommer først og fremst fra fossilt brensel.
Quebec står å få minst fra solenergi distribusjon som sitt rutenett er allerede nesten utslippsfri.
Konklusjon
Solenergi er ikke perfekt, men samlet det gir en positiv netto miljøbelastning og økonomisk innvirkning.
Ja, store mengder energi er nødvendig for å gruve/produsere solcellepaneler og ja, kjemikalier brukes under produksjonen., Disse to ugjendrivelige fakta ikke representere solcellepaneler å ha en netto negativ innvirkning selv om, som data antyder.
Den energi som kreves for å lage en solenergi panel vil være tjent inn i mindre enn 2 år. Selv vurderer produksjon og behandling av stadium av solenergi, utslippene er 3x 25 x mindre enn å produsere samme mengde energi fra fossilt brensel.
Den reduserte utslipp fra bruk av solarenergy versus alle fossile drivstoff (særlig kull) gjøre teknologien svært gunstig.