czy panele słoneczne naprawdę są „zielone”? Wpływ paneli słonecznych na środowisko jest szeroko dyskutowany i komentowany, ale jakie argumenty są słuszne i czym jest szum w mediach społecznościowych?
kluczowymi argumentami przeciwko panelom słonecznym są to, że wymagają one więcej energii i sprzętu do spalania paliw kopalnych do kopalni, produkcji i transportu niż oszczędzają., Innym argumentem jest to, że w procesie produkcyjnym stosuje się toksyczne chemikalia, które wyrządzają więcej szkody niż pożytku.
energia słoneczna nie jest idealna
z drugiej strony twierdzi się, że panele słoneczne wytwarzają więcej czystej energii niż biorą do tworzenia, a najlepsze światowe firmy naprawdę prowadzą przykładem w odniesieniu do wykorzystania chemikaliów.
tutaj przyjrzymy się pozytywnemu i negatywnemu wpływowi paneli słonecznych na środowisko i co przyszłość ma w zanadrzu dla branży energii słonecznej.,
negatywny wpływ na środowisko panele słoneczne
Zacznijmy od stwierdzenia oczywistego – energia słoneczna nie jest idealna. Jak wszystko w życiu, są plusy i minusy.
jest to szczególnie prawdziwe w przypadku małych tematów, takich jak wytwarzanie energii dla 7 miliardów ludzi w zrównoważony i ekonomiczny sposób.
energia słoneczna nie jest bez wad. Przyjrzyjmy się im tutaj:
1. Zapotrzebowanie na energię-Energia słoneczna wymaga znacznej ilości energii z góry do produkcji. Górnictwo, produkcja i transport wymagają znacznych ilości energii., Kwarc musi być przetwarzany i czyszczony, a następnie wytwarzany z innymi komponentami, które mogą pochodzić z różnych obiektów (aluminium, miedź itp..) do wyprodukowania pojedynczego modułu słonecznego. Podgrzewanie kwarcu podczas etapu przetwarzania wymaga bardzo wysokiej temperatury. Produkcja wymaga łączenia wielu materiałów z niesamowitą precyzją w celu produkcji wysokowydajnych paneli. Wszystko to wymaga dużej ilości energii z góry. W przypadku tradycyjnych paliw, takich jak gaz lub cel, są one wydobywane, czyszczone/przetwarzane i spalane w bardzo dużych skalach,zazwyczaj w jednym miejscu.
2., Chemikalia-do produkcji krzemu klasy solarnej przetwarzanie półprzewodnikowe zazwyczaj obejmuje niebezpieczne chemikalia. W zależności od producenta paneli słonecznych i kraju pochodzenia, chemikalia te mogą lub nie mogą być właściwie usuwane. Jak każda branża, są firmy, które dają przykład, i inne, które wyciąć narożniki, aby zaoszczędzić pieniądze. Nie każda firma wyrzuci chemikalia lub nie odzyska ich produktów ubocznych prawidłowo, ale są złe jabłka tam.
3. Recykling – co się dzieje, gdy kolektory słoneczne pękają lub są wycofywane z eksploatacji?, Chociaż recykling paneli słonecznych nie stał się jeszcze poważnym problemem, będzie on w nadchodzących dziesięcioleciach, ponieważ panele słoneczne muszą zostać wymienione. Obecnie moduły słoneczne mogą być utylizowane z innymi standardowymi odpadami elektronicznymi. Kraje, które nie dysponują solidnymi środkami usuwania e-odpadów, są bardziej narażone na problemy związane z recyklingiem.
są to główne problemy środowiskowe związane z przemysłem fotowoltaicznym. Strach jest z pewnością powodem do dalszego dochodzenia, ale może być bezpodstawny w zależności od liczby.,
chemikalia, recykling i utylizacja paneli słonecznych
recykling i utylizacja paneli słonecznych to kluczowy obszar zainteresowania. Na horyzoncie pojawia się wyraźny problem z rozwiązaniami.
nie jest to jednak tak powszechne i toksyczne, jak mogłoby się wydawać. Standardowe płytki krzemowe modułów słonecznych są hermetyzowane, zwykle przez etyly octan winylu (EVA). Warstwa ta chroni wafel krzemowy. Jeśli Moduły nie są usuwane prawidłowo i narażone na określone warunki testowe, możliwe jest wystąpienie ługowania. W normalnych warunkach pracy materiały te nie zostaną uwolnione.,
energia słoneczna jest bardzo skuteczna w łagodzeniu emisji dwutlenku węgla. Podobnie jak w przypadku wszystkich technologii, niezamierzone odpady lub produkty uboczne są czymś, czym należy się zająć.
oczywistą odpowiedzią jest recykling kolektorów słonecznych i sprzedaż ich podstawowych elementów. Teoretycznie świetna, ale ta ścieżka nie jest ekonomiczna, skalowalna – jeszcze.
wielkoskalowe Instalacje do recyklingu paneli słonecznych istnieją, ale nie są tak powszechne, jak muszą być.
oczekuje się tego opóźnienia w nowych gałęziach przemysłu i technologiach. AUTO nie pojawiło się dzień po tym, jak Model T zjechał z linii., Składy butelek nie czekały na pojawienie się butelek. Recyklery e-odpadów stały się niedawno powszechnym miejscem, kilkadziesiąt lat po wybuchu elektroniki użytkowej.
potrzeba czasu, aby przemysł wtórny rozwinął się wokół przemysłu pierwotnego.
alternatywnym lub dodatkowym rozwiązaniem wspomagającym ekonomikę recyklingu jest nałożenie opłaty na producentów paneli słonecznych, aby ułatwić proces recyklingu lub zlecić wdrożenie programu recyklingu od producentów.
wdrożenie i doskonalenie obu opcji zajmie trochę czasu.,
Ekonomika recyklingu paneli słonecznych zostanie poprawiona, ponieważ więcej paneli słonecznych zostanie wycofanych z eksploatacji. Wyższe wolumeny w każdej branży pozwalają ekonomii skali działać swoją magię.
prostym rozwiązaniem chemikaliów stosowanych w panelach słonecznych byłoby znalezienie alternatywnych metod wytwarzania modułów. Rozwiązanie to jest już w toku, choć trudno przewidzieć jego harmonogram komercjalizacji.
chociaż w produkcji paneli słonecznych stosuje się chemikalia, porównanie z tradycyjnymi paliwami może stanowić przydatny kontekst., Wytwarzanie jakiejkolwiek formy energii na masową skalę będzie wymagało pewnego użycia chemikaliów w łańcuchu dostaw.
węgiel musi być chemicznie oczyszczony i poddany obróbce po wydobyciu. Gaz ziemny musi być wydobywany przy użyciu mieszanin chemicznych. Zarówno węgiel, jak i gaz są spalane w celu wytworzenia energii elektrycznej. Sama energia jądrowa wymaga obchodzenia się z ekstremalnie radioaktywnymi materiałami.
żadne źródło paliwa nie jest idealne, każde ma swoje zalety i wady środowiskowe.
ale niektóre są lepsze od innych.,
wpływ produkcji paneli słonecznych na środowisko
W Jaki Sposób produkowane są panele słoneczne i jaki jest wpływ tego procesu na środowisko?
panele słoneczne mają kilka elementów: ramę, ogniwa, arkusz tylny, folię ochronną, przewody i osłonę ze szkła hartowanego. Rama jest aluminiowa, komórki są krzemu, przewodniki są miedziane i backsheet & folia są zazwyczaj polimeru lub tworzywa sztucznego na bazie materiału.,
aby wykonać panele słoneczne, surowiec musi być wydobywany jest głównie kwarc, który jest przetwarzany na krzem. Aluminium, miedź lub srebro są również kluczowymi materiałami, które muszą być wydobywane lub uzyskiwane ze źródeł pochodzących z recyklingu, ale głównie są wydobywane ze względu na zwiększony rozwój przemysłu fotowoltaicznego w ciągu ostatnich 10 lat.,
po wydobyciu surowców kwarc jest przetwarzany na krzem klasy elektronicznej. Proces ten polega na ogrzewaniu kwarcu w piecu wysokotemperaturowym i reagowaniu go z różnymi chemikaliami.
inne procesy produkcyjne są wymagane do formowania wytłaczanej ramy aluminiowej i walcowania szkła hartowanego. Produkcja czegokolwiek zazwyczaj wymaga ogromnych ilości energii.,
panele słoneczne zużywają dużo energii, aby utworzyć, ale całkowita emisja jest mocno obciążony. Po zainstalowaniu paneli słonecznych wytwarzają one bezemisyjną energię przez ponad 25 lat.
proces produkcji jest nieistotny bez kontekstu generowanej przez cały okres eksploatacji energii, a także tego, jak układają się inne źródła paliwa.
odpowiedzi na dwa kluczowe pytania zapewnią ten kontekst:
1., Czy czysta energia wytwarzana z paneli słonecznych kompensuje negatywne skutki w procesie wydobywania i produkcji?
2. Jak intensywność emisji energii słonecznej w porównaniu do tradycyjnych źródeł energii elektrycznej, takich jak węgiel?
intensywność emisji dwutlenku węgla z paneli fotowoltaicznych i innych paliw
intensywność emisji to trwająca (całkowita) emisja dwutlenku węgla oceniana na jednostkę energii. Jest to wyrażone w gramach ekwiwalentu dwutlenku węgla na kilowatogodzinę (gC02e/kWh) lub równoważnej wartości, tonach ekwiwalentu dwutlenku węgla na megawatogodzinę (tC02/MWh).,
im niższa intensywność emisji, tym lepszy wpływ na środowisko, ponieważ emitowane jest mniej CO2, aby wygenerować taką samą ilość energii.
Dożywotnia emisja dwutlenku węgla z energii słonecznej
aby uzyskać jasny obraz śladu węglowego Słońca, w ciągu ostatnich kilku dekad przeprowadzono setki badań oceny cyklu życia na profilu emisji energii słonecznej.
oceny te obejmowały etapy wytwarzania energii z różnych źródeł paliw, takich jak energia fotowoltaiczna, energia cieplna słoneczna, energia wiatrowa, energia jądrowa, gaz ziemny i węgiel.
, National Renewable Energy Laboratory (NREL) w departamencie energii zbadano 400 z tych badań pod kątem rozbieżności, odstających i innych zmiennych czynników przyczyniających się do danych. Dane zostały następnie zharmonizowane przy użyciu dyskretnego zestawu założeń do celów porównawczych.
wyniki wykazały, że panele słoneczne wymagają około 60% do 70% ich energii z góry, około 25% podczas pracy i około 5% do 20% po ich żywotności.,
natomiast węgiel generował ~98% swoich emisji podczas procesu eksploatacji (wydobycie, transport, spalanie itp.) i tylko 1% podczas procesów upstream i downstream.
panele słoneczne są obecnie o prawie 50% bardziej wydajne niż w czasie tego badania
ponieważ można się spodziewać, że metody wytwarzania energii opartej na paliwach kopalnych wytwarzają więcej CO2 niż Źródła odnawialne na kWh.
nie można się było spodziewać, jak duża jest różnica między rodzajami paliwa.,
intensywność emisji w cyklu życia fotowoltaicznego fotowoltaicznego wynosi około 40 gC02 / kWh.
intensywność emisji węgla w cyklu życia wynosi około 1000 gC02 / kWh.
węgiel wytwarza 25x więcej dwutlenku węgla niż energia słoneczna, aby wyprodukować taką samą ilość energii.,
wariancja intensywności emisji
jednym z zastrzeżeń na rzecz energii odnawialnej jest fakt, że krzemowe panele słoneczne w harmonizacji NREL były wydajne od 13,2% do 14,0%.
To było dokładne w latach prowadzących do 2014, ale dziś, polikrystaliczne moduły słoneczne regularnie osiągają wydajność >19,5%.
panele słoneczne są dziś o prawie 50% bardziej wydajne niż w czasie tego badania. Tworzenie większej ilości kWh czystej energii z tego samego Deficytu produkcyjnego, co dodatkowo zmniejszy intensywność emisji fotowoltaicznych.,
nawet najgorsze szacunki dla fotowoltaiki słonecznej są nadal 3x lepsze niż najlepsze szacunki dla węgla (obie sytuacje są prawdziwe jest mało prawdopodobne).
wartości średnie i zharmonizowane dają dokładniejszy obraz intensywności emisji typów paliw (uwzględniający wartości odstające statystyczne).
wartość zharmonizowana uwzględniała również wartość natężenia promieniowania słonecznego wynoszącą 1700kWh / m2, która jest w przybliżeniu równa poziomom obserwowanym w Albercie i Saskatchewan.
intensywność emisji jest niezwykle ważnym wskaźnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy ocenie wpływu energii słonecznej na środowisko.,
przeprowadzono inne badania i metaanalizę, które potwierdzają wpływ paneli słonecznych na środowisko w porównaniu z innymi źródłami paliwa znalezionymi przez NREL.
Zobacz Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre, and Energy Policy studies for additional analysis.
czas zwrotu energii z paneli słonecznych
Jeśli panele słoneczne zużywają więcej energii, aby utworzyć niż będą produkować w ciągu ich życia, lub podobnie, jeśli wpływ produkcji paneli słonecznych są gorsze niż korzyści operacyjne, technologia jest zasadniczo wadliwa.,
ludzie często patrzą na zwrot z inwestycji (ROI) lub okres zwrotu, aby ocenić wartość inwestycji finansowej. Ile minie czasu, zanim odzyskam pieniądze?
25-letni okres zwrotu nie cieszy większości ludzi, ale 3-letni okres zwrotu przyciągnie uwagę inwestorów.
to samo pytanie można sformułować w odniesieniu do wytwarzania energii i oceny wpływu paneli słonecznych na środowisko – jak długo potrwa, zanim system solarny wygeneruje wystarczającą ilość energii, aby zrównoważyć energię potrzebną do produkcji?,
okres zwrotu energii za energię słoneczną zależy od lokalizacji, ponieważ różne wzorce pogodowe wpływają na wytwarzanie energii słonecznej. Panel słoneczny zainstalowany na Saharze wyprodukuje więcej energii i zwróci się znacznie szybciej niż ten sam panel zainstalowany nad kołem podbiegunowym.
Po raz kolejny NREL dostarcza godnych uwagi danych. Dane te obejmują produkcję modułu, ramy i balansu elementów systemu.,
multi-crystalline panele słoneczne mają okres zwrotu energii wynoszący zaledwie 2 lata.
innym korzystnym zastrzeżeniem jest to, że wartość opiera się na założonej sprawności paneli słonecznych na poziomie 14%. Obecnie panele słoneczne są o 40% do 50% bardziej wydajne.
mając to na uwadze, rozsądne jest założenie, że okres zwrotu energii z paneli słonecznych wynosi od 1 do 2 lat.,
gdyby zaproponowano ci inwestycję z 2-letnim okresem zwrotu, to czy przyjęłbyś ją?
energia elektryczna źródła paliwa wpływ na środowisko
korzyści dla środowiska ze stosowania energii słonecznej również różnią się w zależności od rodzaju energii.
jak sugeruje wcześniejsza liczba, generowanie energii słonecznej zamiast korzystania z energii elektrycznej z sieci węglowej będzie znacznie bardziej korzystne niż w przypadku instalowania paneli słonecznych, aby zrównoważyć przede wszystkim energię wodną lub wiatrową z sieci.,
istnieje wiele innych powodów, aby zainstalować panele słoneczne, nawet jeśli Twoja sieć jest zasilana ze źródeł odnawialnych (takich jak zmniejszenie ciśnienia w sieci i obniżenie kosztów eksploatacji energii elektrycznej), ale te nie będą szczegółowe tutaj.
prowincje takie jak Nowa Szkocja, Saskatchewan i Alberta najbardziej skorzystałyby z energii słonecznej, ponieważ energia w tych prowincjach pochodzi głównie z paliw kopalnych.
wnioski
energia słoneczna nie jest idealna, ale ogólnie zapewnia pozytywny wpływ netto na środowisko i wpływ finansowy.
tak, ogromne ilości energii są potrzebne do kopalni/produkcji paneli słonecznych i tak, chemikalia są używane podczas procesu produkcyjnego., Te dwa niepodważalne fakty nie oznaczają jednak, że panele słoneczne mają negatywny wpływ netto, jak sugerują dane.
energia potrzebna do stworzenia panela słonecznego zostanie odzyskana w czasie krótszym niż 2 lata. Nawet biorąc pod uwagę etap produkcji i przetwarzania energii słonecznej, generowane emisje są od 3 do 25 razy mniejsze niż generowanie takiej samej ilości energii z paliw kopalnych.
zmniejszona emisja z używania solarenergy w porównaniu z jakimkolwiek paliwem kopalnym (zwłaszcza węglem) sprawia, że technologia jest niezwykle korzystna.