Zijn zonnepanelen echt zo “groen”? De milieueffecten van zonnepanelen worden breed besproken en becommentarieerd, maar welke argumenten zijn geldig, en wat is sociale media lawaai?
belangrijkste argumenten tegen zonnepanelen zijn dat ze meer energie-en fossiele-brandstofverbrandingsapparatuur nodig hebben om te ontginnen, te produceren en te vervoeren dan ze besparen., Een ander argument is dat in het productieproces giftige chemicaliën worden gebruikt die meer kwaad dan goed doen.
zonne-energie is niet perfect
aan de andere kant wordt betoogd dat zonnepanelen meer schone energie genereren dan nodig is om te creëren en dat topbedrijven wereldwijd het goede voorbeeld geven met betrekking tot chemisch gebruik.
Hier zullen we de positieve en negatieve milieueffecten van zonnepanelen onderzoeken en wat de toekomst in petto heeft voor de zonne-energie-industrie.,
negatieve milieueffecten zonnepanelen
laten we beginnen met het voor de hand liggende – zonne-energie is niet perfect. Zoals alles in het leven, zijn er voor-en nadelen.
Dit geldt met name voor kleine onderwerpen zoals het op een duurzame, economische manier opwekken van energie voor 7 miljard mensen.
zonne-energie is niet zonder nadelen. Laten we ze hier onderzoeken:
1. Vraag naar energie-zonne-energie vereist een aanzienlijke hoeveelheid energie vooraf te produceren. Mijnbouw, productie en transport vereisen aanzienlijke hoeveelheden energie., Kwarts moet worden verwerkt, gereinigd en vervolgens vervaardigd met andere componenten die uit verschillende faciliteiten kunnen komen (aluminium, koper enz..) om een enkele zonnemodule te produceren. Het verwarmen van het kwarts tijdens de verwerkingsfase vereist zeer hoge warmte. Productie vereist het combineren van meerdere materialen met ongelooflijke precisie om hoogrendement panelen te produceren. Dit alles vereist veel energie vooraf. Met traditionele brandstoffen zoals gas of goal worden ze op zeer grote schaal,meestal op één locatie, geëxtraheerd,gereinigd/verwerkt en verbrand.
2., Chemicaliën-om silicium van zonnekwaliteit te produceren, omvat de verwerking van halfgeleiders meestal gevaarlijke chemicaliën. Afhankelijk van de fabrikant van het zonnepaneel en het land van herkomst, kunnen deze chemicaliën al dan niet goed worden verwijderd. Net als elke industrie zijn er bedrijven die het goede voorbeeld geven, en anderen die bezuinigen om geld te besparen. Niet elk bedrijf zal chemicaliën dumpen, of hun bijproducten niet goed recyclen, maar er zijn rotte appels die er zijn.
3. Recycling-Wat gebeurt er als zonnepanelen breken of worden ontmanteld?, Hoewel recycling van zonnepanelen nog geen groot probleem is geworden, zal het in de komende decennia als zonnepanelen moeten worden vervangen. Momenteel kunnen zonnemodules worden afgevoerd met ander standaard e-afval. Landen zonder robuuste middelen voor de verwijdering van e-afval lopen een groter risico op recyclinggerelateerde problemen.
Dit zijn de belangrijkste milieuaspecten van de PV-industrie. De angst is zeker aanleiding voor verder onderzoek, maar kan ongegrond zijn volgens de cijfers.,
chemische stoffen, Recycling en verwijdering van zonnepanelen
Recycling en verwijdering van zonnepanelen is een belangrijk aandachtspunt. Er is een duidelijk probleem met oplossingen aan de horizon.
Dit is echter niet zo wijdverbreid of toxisch als het lijkt. De siliconenwafers van standaardzonnemodules worden ingekapseld, gewoonlijk door ethylvinylacetaat (EVA). Deze laag beschermt de siliconen wafer. Als modules niet op de juiste wijze worden verwijderd en aan specifieke testomstandigheden worden blootgesteld, kan enige uitspoeling optreden. Onder normale bedrijfsomstandigheden worden deze materialen niet vrijgegeven.,
zonne-energie is zeer effectief bij de mitigatie van koolstof. Zoals met alle technologieën, is het onbedoelde afval of bijproducten iets dat moet worden aangepakt.
een voor de hand liggend antwoord is het recyclen van zonnepanelen en het verkopen van hun basiselementen. In theorie geweldig, maar dit pad is nog niet economisch, schaalbaar.
paden naar voren
Er bestaan grote installaties voor het recyclen van zonnepanelen, maar deze komen niet zo vaak voor als nodig is.
deze vertraging wordt verwacht voor nieuwe industrieën en technologieën. Auto recyclers verscheen niet de dag nadat het model T rolde van de lijn., Flessendepots stonden niet te wachten op de komst van flessen. Recyclers van E-afval zijn pas sinds enkele decennia, decennia na de explosie van consumentenelektronica, gemeengoed geworden.
het kost tijd voor secundaire industrieën om zich rond primaire industrieën te ontwikkelen.
een alternatieve of aanvullende oplossing om de kosten van recycling te helpen, is de producenten van zonnepanelen een vergoeding te betalen om het recyclingproces te vergemakkelijken of de fabrikanten een recyclingprogramma te laten uitvoeren.
beide opties zullen tijd kosten om te implementeren en perfectioneren.,
de rendabiliteit van de recycling van zonnepanelen zal worden verbeterd naarmate meer zonnepanelen worden ontmanteld. Hogere volumes in elke industrie laat de economie van de schaal om hun magie te werken.
een eenvoudige oplossing voor de chemicaliën die in zonnepanelen worden gebruikt, is het vinden van alternatieve methoden voor de productie van modules. Deze oplossing is al onderweg, hoewel de tijdlijn voor commercialisering moeilijk te voorspellen is.
hoewel chemische stoffen worden gebruikt bij de productie van zonnepanelen, kan een vergelijking met traditionele brandstoffen een nuttige context bieden., Het opwekken van elke vorm van energie op grote schaal zal enige gebruik van chemicaliën in de toeleveringsketen vereisen.
steenkool moet na de winning chemisch worden gereinigd en behandeld. Fracked natural gas moet worden geëxtraheerd met behulp van chemische mengsels. Zowel kolen als gas worden verbrand om elektriciteit op te wekken. Kernenergie zelf vereist de behandeling van extreem radioactieve stoffen.
geen enkele brandstofbron is perfect, elk heeft zijn eigen voor-en nadelen voor het milieu.
maar sommige zijn beter dan andere.,
milieueffecten van de productie van zonnepanelen
Hoe worden zonnepanelen gemaakt en wat zijn de milieueffecten van dat proces?
zonnepanelen hebben weinig componenten: een frame, cellen, achterblad, beschermfolie, geleiders en een deksel van gehard glas. Het frame is van aluminium, de cellen zijn silicium, de geleiders zijn koper en de achterlaag & film is typisch een polymeer of kunststof materiaal.,
om zonnepanelen te maken, moet de grondstof worden gewonnen, dit is voornamelijk kwarts dat tot silicium wordt verwerkt. Aluminium, koper of zilver zijn ook belangrijke materialen die moeten worden gewonnen, of verkregen uit gerecycleerde bronnen, maar meestal worden ze gewonnen als gevolg van de toegenomen expansie van de PV-industrie in de afgelopen 10 jaar.,
na de winning van grondstoffen wordt kwarts verwerkt tot silicium van elektronische kwaliteit. Dit proces omvat het verwarmen van het kwarts in een hoge temperatuuroven en het reageren met verschillende chemicaliën.
andere productieprocessen zijn vereist voor het vormen van het geëxtrudeerde aluminium frame en het walsen van het gehard glas. Om iets te maken is over het algemeen enorme hoeveelheden energie nodig.,
zonnepanelen maken veel energie op, maar de totale emissies zijn zwaar van voren belast. Na de installatie van zonnepanelen produceren ze ruim 25 jaar lang emissievrije energie.
het fabricageproces is irrelevant zonder context van de levensduur van de opgewekte energie en hoe andere brandstofbronnen zich opstapelen.
de antwoorden op twee belangrijke vragen bieden deze context:
1., Compenseert de schone energie uit zonnepanelen de negatieve effecten tijdens het mijnbouw-en productieproces?
2. Hoe verhoudt de emissie-intensiteit van zonne-energie zich tot traditionele energiebronnen als steenkool?
Koolstofemissieintensiteit van zonnepanelen en andere brandstoffen
emissie-intensiteit is de levensduur (totale) koolstofemissiewaarde per eenheid energie. Dit wordt aangegeven met gram kooldioxide-equivalent per kilowattuur (gC02e/kWh) of een equivalente waarde, ton kooldioxide-equivalent per megawattuur (tC02/MWh).,
hoe lager de emissie-intensiteit, hoe beter het milieueffect, aangezien minder CO2 wordt uitgestoten om dezelfde hoeveelheid energie op te wekken.
Lifetime Carbon Emissions from Solar
om een duidelijk beeld te geven van de koolstofvoetafdruk van zonne-energie, zijn de afgelopen decennia honderden levenscyclusanalyses uitgevoerd naar het emissieprofiel van zonne-energie.
deze beoordelingen omvatten upstream, operationele en downstream stadia van energieopwekking uit verschillende brandstofbronnen zoals zonne-energie, thermische zonne-energie, wind, kernenergie, aardgas en steenkool.
in 2014, de VS, Het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het ministerie van energie heeft 400 van deze studies gescreend, waarbij rekening werd gehouden met discrepanties, uitschieters en andere variabele bijdragende factoren aan de gegevens. De gegevens werden vervolgens geharmoniseerd met behulp van een discrete reeks aannames voor vergelijkingsdoeleinden.
uit de resultaten bleek dat zonnepanelen vooraf ongeveer 60% tot 70% van hun energie nodig hebben, ongeveer 25% tijdens bedrijf en ongeveer 5% tot 20% na hun productieve levensduur.,
steenkool daarentegen genereerde ~ 98% van zijn emissies tijdens het bedrijfsproces (mijnbouw, transport, verbranding enz.) en slechts 1% tijdens upstream-en downstreamprocessen.
zonnepanelen zijn tegenwoordig bijna 50% efficiënter dan toen deze studie plaatsvond
omdat men zou kunnen verwachten dat op fossiele brandstoffen gebaseerde energieopwekkingsmethoden meer CO2 produceren dan hernieuwbare bronnen per kWh.
wat men misschien niet had verwacht is hoe groot de kloof is tussen de brandstoftypen.,
De levenscyclusemissieintensiteit van zonne-energie is ongeveer 40 gC02/kWh.
de emissie-intensiteit gedurende de levenscyclus van steenkool is ongeveer 1.000 gC02/kWh.
steenkool produceert 25x meer kooldioxide dan zonne-energie om dezelfde hoeveelheid energie te produceren.,
variantie van de emissie-intensiteit
Eén opmerking ten gunste van hernieuwbare energie is dat de silicium zonnepanelen in de harmonisatie van NREL 13,2% tot 14,0% efficiënt waren.
Dit was de nauwkeurigheid in de jaren voorafgaand aan 2014, maar vandaag bereiken polykristallijne zonnemodules regelmatig efficiënties van >19,5%.
zonnepanelen zijn tegenwoordig bijna 50% efficiënter dan toen deze studie plaatsvond. Het creëren van meer kWh ‘ s schone energie uit hetzelfde productietekort, wat de emissie-intensiteit van zonne-energie verder zal verminderen.,
zelfs de slechtste schattingen voor zonne-energie zijn nog steeds 3x beter dan de beste schattingen voor Kolen (het is onwaarschijnlijk dat beide situaties waar zijn).
de mediane en geharmoniseerde waarden geven een nauwkeuriger beeld van de emissieintensiteit van de brandstoftypen (met statistische uitschieters).
bij de geharmoniseerde waarde werd ook uitgegaan van een zonnestraling van 1700 kwh/m2, die ongeveer gelijk is aan de niveaus in Alberta en Saskatchewan.
emissie-intensiteit is een ongelooflijk belangrijke maatstaf waarmee rekening moet worden gehouden bij de beoordeling van de milieueffecten van zonne-energie.,
Er zijn andere studies en meta-analyses uitgevoerd die de milieueffecten van zonnepanelen bevestigen in vergelijking met andere brandstofbronnen die door NREL zijn gevonden.
zie Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre, and Energy Policy studies for additional analysis.
terugverdientijd van zonnepanelen
als zonnepanelen meer energie nodig hebben om te creëren dan ze gedurende hun levensduur zullen produceren, of op dezelfde manier, als de upstream-effecten van de productie van zonnepanelen slechter zijn dan de operationele voordelen, is de technologie fundamenteel gebrekkig.,
mensen kijken vaak naar de return on investment (ROI) of terugverdientijd om de waarde van een financiële investering te meten. Hoe lang duurt het voordat ik mijn geld terug heb?
een terugverdientijd van 25 jaar maakt de meeste mensen niet enthousiast, maar een terugverdientijd van 3 jaar zou de aandacht van de meeste beleggers hebben.
dezelfde vraag kan worden gesteld voor de opwekking van energie en de beoordeling van de milieueffecten van zonnepanelen – hoe lang zal het duren voordat het zonne-energiesysteem voldoende energie genereert om de energie te compenseren die het nodig heeft om te produceren?,
de terugverdientijd voor zonne-energie hangt af van uw locatie, aangezien verschillende weerpatronen van invloed zijn op de zonne-energieopwekking. Een zonnepaneel geïnstalleerd in de Sahara woestijn zal meer energie en terugverdientijd veel sneller dan hetzelfde paneel geïnstalleerd boven de poolcirkel.
opnieuw levert NREL enkele opmerkelijke gegevens. Deze gegevens omvatten de productie van de module, het frame en de balans van systeemcomponenten.,
Multi-kristallijne zonnepanelen hebben een terugverdientijd van energie van slechts 2 jaar.
een ander gunstig voorbehoud om op te merken is dat de waarde is gebaseerd op een veronderstelde efficiëntie van het zonnepaneel van 14%. Vandaag de dag zijn zonnepanelen 40% tot 50% efficiënter.
met het oog daarop is het redelijk om aan te nemen dat zonnepanelen een periode van ongeveer 1 tot 2 jaar hebben om energie terug te verdienen.,
indien u een investering met een terugverdientijd van 2 jaar werd aangeboden, zou u deze dan aannemen?
elektriciteit brandstof bronnen milieu-Impact
de milieuvoordelen van zonne-energie variëren ook afhankelijk van de vorm van energie die wordt verplaatst.
zoals uit het vorige cijfer blijkt, zal het opwekken van zonne-energie in plaats van het gebruik van elektriciteit uit het kolennet veel voordeliger zijn dan wanneer men zonnepanelen installeert om voornamelijk waterkracht of windenergie van het net te compenseren.,
Er zijn een aantal andere redenen om zonnepanelen te installeren, zelfs als uw Net wordt aangedreven door hernieuwbare bronnen (zoals het verlichten van de druk op het net en het verlagen van uw levenslange kosten van elektriciteitsbezit), maar die worden hier niet gedetailleerd beschreven.
provincies zoals Nova Scotia, Saskatchewan en Alberta zouden het meest profiteren van zonne-energie, aangezien de energie in deze provincies voornamelijk afkomstig is van fossiele brandstoffen. Quebec zal het minst profiteren van de inzet van zonne-energie, aangezien hun net al bijna emissievrij is.
conclusie
zonne-energie is niet perfect, maar over het algemeen levert het een positief netto-milieu-effect en financiële impact op.
Ja, Er zijn enorme hoeveelheden energie nodig om zonnepanelen te ontginnen/produceren en ja, tijdens het productieproces worden chemicaliën gebruikt., Deze twee onweerlegbare feiten komen echter niet overeen met zonnepanelen met een netto negatieve impact, zoals de gegevens suggereren.
de energie die nodig is om een zonnepaneel te maken, zal binnen twee jaar worden teruggewonnen. Zelfs als we kijken naar de productie-en verwerkingsfase van zonne-energie, zijn de emissies 3x tot 25x minder dan het opwekken van dezelfde hoeveelheid energie uit fossiele brandstoffen.
De verminderde emissies van het gebruik van zonneënergie ten opzichte van alle fossiele brandstoffen (met name steenkool) maken de technologie uiterst gunstig.