är solpaneler verkligen så ”gröna”? Solpanelernas miljöpåverkan diskuteras och kommenteras i stor utsträckning, men vilka argument är giltiga, och vad är sociala medier buller?
viktiga argument mot solpaneler är att de kräver mer energi-och fossilbränslebränningsutrustning till gruvor, tillverkning och transport än de sparar., Ett annat argument är att giftiga kemikalier används i tillverkningsprocessen som gör mer skada än nytta.
solenergi är inte perfekt
på andra sidan hävdas det att solpaneler skapar mer ren energi än de tar för att skapa och topp globala företag leder verkligen till exempel när det gäller kemisk användning.
Här kommer vi att undersöka de positiva och negativa miljöeffekterna av solpaneler och vad framtiden har i beredskap för solenergiindustrin.,
negativa miljöeffekter solpaneler
låt oss börja med att ange det uppenbara – solenergi är inte perfekt. Liksom allt i livet finns det uppsidor och nackdelar.
detta gäller särskilt för små ämnen som att generera energi för 7 miljarder människor på ett hållbart och ekonomiskt sätt.
solenergi är inte utan dess nackdelar. Låt oss undersöka dem här:
1. Energiefterfrågan-Solar kräver en betydande mängd energi på framsidan för att producera. Gruvdrift, tillverkning och transport alla kräver betydande mängder energi., Kvarts måste bearbetas och rengöras och sedan tillverkas med andra komponenter som kan komma från olika anläggningar (aluminium, koppar etc..) för att producera en enda solmodul. Uppvärmning av kvarts under bearbetningssteget kräver mycket hög värme. Tillverkning kräver att kombinera flera material med otrolig precision för att producera högeffektiva paneler. Allt detta kräver massor av up-front energi. Med traditionella bränslen som gas eller mål extraheras,rengörs / bearbetas och bränns i mycket stora skalor,vanligtvis på en enda plats.
2., Kemikalier-för att producera solkvalitets kisel innebär halvledarbearbetning typiskt farliga kemikalier. Beroende på solpaneltillverkare och ursprungsland kan dessa kemikalier kasseras eller inte kasseras på rätt sätt. Liksom varje bransch finns det företag som leder till exempel, och andra som skär hörn för att spara pengar. Inte alla företag kommer att dumpa kemikalier, eller kommer inte att återvinna sina biprodukter ordentligt, men det finns dåliga äpplen där ute.
3. Återvinning – vad händer när solpaneler bryts eller avvecklas?, Även om solpanelåtervinning inte har blivit en viktig fråga ännu, kommer det under de kommande decennierna som solpaneler måste bytas ut. För närvarande kan solmoduler kasseras med annat standard e-avfall. Länder utan robusta metoder för bortskaffande av e-avfall löper större risk att återvinnas.
dessa är de viktigaste miljöhänsyn som omger solcellsindustrin. Rädslan är säkert orsak till ytterligare utredning men kan vara ogrundad enligt siffrorna.,
kemikalier, återvinning och bortskaffande av solpaneler
återvinning och bortskaffande av solpaneler är ett viktigt problemområde. Det finns ett tydligt problem med lösningar vid horisonten.
detta är inte så utbrett eller giftigt som det kan tyckas. Standard solar modules ’ kiselskivor är inkapslade, vanligen av etyly vinylacetat (EVA). Detta skikt skyddar kiselskivan. Om moduler inte kasseras på rätt sätt och utsätts för specifika testförhållanden är det möjligt att viss utlakning kan inträffa. Under normala driftsförhållanden kommer dessa material inte att släppas.,
solenergi är mycket effektiv vid kolreducering. Precis som med all teknik är det oavsiktliga avfallet eller biprodukterna något som måste hanteras.
ett uppenbart svar är att återvinna solpaneler och sälja sina baselement. Bra i teorin, men den här vägen är inte en ekonomisk, skalbar – ännu.
vägar framåt
storskaliga solpanelåtervinningsanläggningar finns, men är inte lika vanliga som de behöver vara.
denna lag förväntas med nya industrier och tekniker. Auto recyclers visas inte dagen efter att modellen T rullade av linjen., Flaskdepåer väntade inte på tillkomsten av flaskor. Återvinnare av e-avfall har nyligen blivit gemensam plats, årtionden efter explosionen av konsumentelektronik.
det tar tid för sekundärindustrin att utvecklas kring primärindustrin.
en alternativ eller ytterligare lösning för att hjälpa ekonomin för återvinning är att sätta en avgift på solpaneltillverkare för att underlätta återvinningsprocessen eller mandat ett återvinningsprogram genomföras från tillverkarna.
båda alternativen tar tid att implementera och perfekt.,
ekonomin för solpanelåtervinning kommer att förbättras när fler solpaneler avvecklas. Högre volymer i alla branscher gör det möjligt för skalans ekonomi att arbeta med sin magi.
en enkel lösning på de kemikalier som används i solpaneler skulle vara att hitta alternativa metoder för tillverkningsmoduler. Denna lösning är redan på gång, även om dess tidslinje för kommersialisering är svår att förutsäga.
även om kemikalier används i solpaneler produktion, jämförelse med traditionella bränslen kan ge användbara sammanhang., Att generera någon form av energi i en massskala kommer att kräva viss användning av kemikalier i försörjningskedjan.
kol måste rengöras kemiskt och behandlas efter gruvdrift. Fracked naturgas måste extraheras med kemiska blandningar. Både kol och gas förbränns för att skapa El. Kärnenergi i sig kräver hantering av extremt radioaktiva material.
ingen bränslekälla är perfekt, var och en har sina egna miljöfördelar och nackdelar.
men vissa är bättre än andra.,
miljöpåverkan av Solpaneltillverkning
hur görs solpaneler och vilka miljöeffekter av den processen?
solpaneler har få komponenter: en ram, celler, bakplåt, skyddsfilm, ledare och ett härdat glaslock. Ramen är aluminium, cellerna är kisel, ledarna är koppar och bakstycket & film är vanligtvis ett polymer-eller plastbaserat material.,
för att göra solpaneler måste råmaterialet brytas, detta är övervägande kvarts som bearbetas till kisel. Aluminium och koppar eller silver är också viktiga material som måste brytas eller erhållas från återvunna källor, men mestadels bryts de på grund av den ökade expansionen av solcellsindustrin under de senaste 10 åren.,
efter utvinning av råvaror bearbetas kvarts till kisel av elektronisk kvalitet. Denna process innefattar uppvärmning av kvarts i en högtemperaturugn och reaktion med olika kemikalier.
andra tillverkningsprocesser krävs för att bilda den extruderade aluminiumramen och rulla det härdade glaset. Tillverkning något kräver i allmänhet stora mängder energi.,
solpaneler tar mycket energi att skapa, men de totala utsläppen är kraftigt frontbelastade. Efter att solpaneler har installerats producerar de utsläppsfri energi i 25+ år.
tillverkningsprocessen är irrelevant utan samband med livstidsgenererad energi samt hur andra bränslekällor staplar upp.
svaren på två viktiga frågor kommer att ge detta sammanhang:
1., Kompenserar den rena energi som genereras från solpaneler de negativa effekterna under gruv-och tillverkningsprocessen?
2. Hur jämför solenergins utsläppsintensitet med traditionella elbränslekällor som kol?
Koldioxidutsläppsintensiteten hos solpaneler och andra bränslen
Utsläppsintensiteten är de totala (totala) koldioxidutsläpp som utvärderas per energienhet. Detta framgår av gram koldioxidekvivalenter per kilowattimme (gC02e / kWh) eller motsvarande värde, ton koldioxidekvivalenter per megawattimme (tC02/MWh).,
ju lägre utsläppsintensiteten är, desto bättre miljöpåverkan, eftersom mindre koldioxid släpps ut för att generera samma mängd energi.
Lifetime carbon Emissions from Solar
för att måla en tydlig bild av solar ’s carbon footprint har hundratals livscykelbedömningar utförts under de senaste decennierna på solar power’ s emission profil.
dessa bedömningar omfattade uppströms -, operativa och nedströms stadier av energiproduktion från olika bränslekällor, såsom solenergi, solvärme, vindkraft, kärnkraft, naturgas och kol.
2014, USA, Department of Energy National Renewable Energy Laboratory (NREL) granskade 400 av dessa studier som redovisade avvikelser, avvikare och andra variabla bidragande faktorer till uppgifterna. Uppgifterna harmoniserades sedan med hjälp av en separat uppsättning antaganden för jämförelseändamål.
resultaten visade att solpaneler kräver ungefär 60-70% av sin energi i förskott, cirka 25% under drift och cirka 5% till 20% efter sin produktiva livslängd.,
kol å andra sidan genererade ~ 98% av sina utsläpp under driftprocessen (gruvdrift, transport, förbränning etc) och endast 1% under uppströms och nedströms processer.
solpaneler idag är nästan 50% effektivare än när denna studie inträffade
eftersom man kan förvänta sig att fossila bränslebaserade energiproduktionsmetoder producerar mer CO2 än förnybara källor per kWh.
vad man kanske inte hade förväntat sig är hur stor klyfta det finns mellan bränsletyperna.,
livscykelns emissionsintensitet för solar PV är ungefär 40 gc02/kWh.
kolets livscykelutsläppsintensitet är cirka 1 000 gC02 / kWh.
kol producerar 25x mer koldioxid än solenergi för att producera samma mängd energi.,
Utsläppsintensitetsvarians
en varning till förmån för förnybar energi är att kiselsolpanelerna i nrels harmonisering var 13,2% till 14,0% effektiva.
detta var korrekt under åren fram till 2014, men idag uppnår poly-kristallina solmoduler regelbundet effektivitetsvinster hos > 19,5%.
solpaneler idag är nästan 50% effektivare än när denna studie inträffade. Att skapa fler kWh ren energi från samma tillverkningsunderskott vilket ytterligare kommer att minska SOLCELLENS utsläppsintensitet.,
även de värsta uppskattningarna för solenergi är fortfarande 3x bättre än de bästa uppskattningarna för kol (båda situationerna är sanna är osannolikt).
medianvärdena och de harmoniserade värdena ger en mer exakt bild av bränsletypernas utsläppsintensitet (redovisning av statistiska extremvärden).
det harmoniserade värdet betraktades också som ett solstrålningsvärde på 1700kWh / m2 vilket är ungefär lika med de nivåer som ses över Alberta och Saskatchewan.
utsläppsintensitet är ett oerhört viktigt mått som måste beaktas vid bedömningen av solenergins miljöpåverkan.,
andra studier och metaanalys har genomförts som bekräftar solpanelernas miljöpåverkan jämfört med andra bränslekällor som NREL hittat.
se Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre och energipolitiska studier för ytterligare analys.
Energiåterbetalningstid för solpaneler
om solpaneler tar mer energi att skapa än de kommer att producera under sin livstid, eller på liknande sätt, om de uppströms effekterna av solpaneltillverkning är sämre än de operativa fördelarna, är tekniken fundamentalt bristfällig.,
folk tittar ofta på avkastningen på investeringen (ROI) eller återbetalningsperioden för att mäta värdet av en finansiell investering. Hur lång tid tar det innan jag får tillbaka mina pengar?
en 25-årig återbetalningsperiod får inte de flesta människor upphetsade men en 3-årig återbetalningsperiod skulle ha de flesta investerarnas uppmärksamhet.
samma fråga kan formuleras för energiproduktion och bedöma solpanelernas miljöpåverkan – hur länge kommer det att vara tills solkraftssystemet genererar tillräckligt med energi för att kompensera den energi det tog att producera?,
återbetalningsperioden för solenergi beror på var du befinner dig, eftersom olika vädermönster påverkar solproduktionen. En solpanel installerad i Saharaöknen kommer att producera mer energi och payback mycket snabbare än samma panel installerad ovanför polcirkeln.
än en gång ger NREL några anmärkningsvärda data. Dessa data omfattar tillverkning av modulen, ram och balans av systemkomponenter.,
flera kristallina solpaneler har en energi återbetalningstid på bara två år.
en annan gynnsam varning är att värdet baseras på en förmodad solpaneleffektivitet på 14%. Idag är solpaneler 40% till 50% effektivare.
med detta i åtanke är det rimligt att anta att solpaneler har en ungefärlig återbetalningsperiod på 1 till 2 år.,
om du erbjöds en investering med en 2-årig återbetalningsperiod, skulle du ta den?
Elbränslekällor miljöpåverkan
solcellens miljöfördelar varierar också beroende på vilken form av energi som förskjuts.
som den tidigare siffran antyder kommer det att vara mycket mer fördelaktigt att generera solenergi istället för att använda koleldad elnät än om du installerade solpaneler för att kompensera främst vattenkraft eller vindkraft från nätet.,
det finns ett antal andra skäl att installera solpaneler även om ditt nät drivs av förnybara källor (som att lindra trycket på nätet och sänka din livstid kostnaden för elägande) men de kommer inte att beskrivas här.
provinser som Nova Scotia, Saskatchewan och Alberta skulle dra nytta av solenergi mest eftersom energi i dessa provinser kommer från främst fossila bränslen.
Quebec står för att få minst från solenergi driftsättning som deras rutnät är redan nästan utsläppsfri.
slutsats
solenergi är inte perfekt, men totalt sett ger det en positiv netto miljöpåverkan och ekonomiska konsekvenser.
Ja, stora mängder energi krävs för att bryta / tillverka solpaneler och ja, kemikalier används under tillverkningsprocessen., Dessa två obestridliga fakta inte likställa med solpaneler som har en netto negativ inverkan dock, som uppgifterna antyder.
den energi som krävs för att skapa en solpanel kommer att återvinnas på mindre än 2 år. Även med tanke på tillverknings-och bearbetningsstadiet av solenergi är de utsläpp som genereras 3x till 25x mindre än att generera samma mängd energi från fossila bränslen.
de minskade utsläppen från användning av solarenergi jämfört med alla fossila bränslen (särskilt kol) gör tekniken extremt fördelaktig.