Wpływ energii słonecznej na środowisko
Słońce stanowi ogromne zasoby do generowania czystej i zrównoważonej energii elektrycznej bez toksycznych zanieczyszczeń i emisji związanych z globalnym ociepleniem.
Potencjalne oddziaływanie na środowisko związane z energią słoneczną - użytkowanie gruntów i utrata siedlisk, zużycie wody oraz wykorzystanie materiałów niebezpiecznych w produkcji - mogą się znacznie różnić w zależności od technologii, która obejmuje dwie szerokie kategorie: ogniwa fotowoltaiczne (PV) lub koncentrację energii słonecznej elektrociepłownie (CSP).
Skala systemu - od małych, rozproszonych macierzy fotowoltaicznych na dachu po duże projekty PV i CSP na dużą skalę - również odgrywa znaczącą rolę w poziomie oddziaływania na środowisko.
panele fotowoltaiczne łódź
Zagospodarowanie terenu
W zależności od lokalizacji większe obiekty słoneczne na skalę użytkową mogą budzić obawy dotyczące degradacji ziemi i utraty siedlisk. Wymagania dotyczące całkowitej powierzchni gruntów różnią się w zależności od technologii, topografii terenu i intensywności zasobów słonecznych. Szacunki dla systemów fotowoltaicznych na skalę użytkową wynoszą od 3,5 do 10 akrów na megawat, podczas gdy szacunki dla urządzeń CSP wynoszą od 4 do 16,5 akrów na megawat.
W przeciwieństwie do elektrowni wiatrowych projekty solarne mają mniejszą szansę na dzielenie gruntów z przeznaczeniem rolniczym. Oddziaływania systemów słonecznych na skalę przemysłową można jednak zminimalizować, umieszczając je w miejscach o niższej jakości, takich jak tereny poprzemysłowe, opuszczone tereny górnicze lub istniejące korytarze transportowe i przesyłowe [ 1 , 2 ]. Mniejsze ogniwa fotowoltaiczne, które można budować na domach lub budynkach komercyjnych, również mają minimalny wpływ na użytkowanie gruntów.
Zużycie wody
Słoneczne ogniwa fotowoltaiczne nie wykorzystują wody do wytwarzania energii elektrycznej. Jednak, podobnie jak we wszystkich procesach produkcyjnych, do produkcji elementów fotowoltaicznych zużywa się trochę wody.
Koncentrujące się elektrownie słoneczne (CSP), podobnie jak wszystkie elektrownie cieplne, wymagają wody do chłodzenia. Zużycie wody zależy od projektu instalacji, lokalizacji instalacji i rodzaju układu chłodzenia.
Instalacje CSP wykorzystujące technologię recyrkulacji na mokro z wieżami chłodniczymi pobierają od 600 do 650 galonów wody na megawatogodzinę wyprodukowanej energii elektrycznej. Instalacje CSP z technologią jednoprzejściowego chłodzenia mają wyższy poziom poboru wody, ale niższe całkowite zużycie wody (ponieważ woda nie jest tracona jako para). Technologia suchego chłodzenia może zmniejszyć zużycie wody w zakładach CSP o około 90 procent [ 3 ]. Jednak kompromisami w zakresie oszczędności wody są wyższe koszty i niższa wydajność. Ponadto technologia suchego chłodzenia jest znacznie mniej skuteczna w temperaturach powyżej 100 stopni Fahrenheita.
Wiele regionów w Stanach Zjednoczonych, które mają najwyższy potencjał w zakresie energii słonecznej, to również regiony o najsuchszym klimacie, dlatego należy uważnie rozważyć te kompromisy wodne. (Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Jak to działa: woda do chłodzenia elektrowni .)
Niebezpieczne materiały
Proces produkcji ogniw fotowoltaicznych obejmuje szereg niebezpiecznych materiałów, z których większość służy do czyszczenia i oczyszczania powierzchni półprzewodników. Te chemikalia, podobne do tych stosowanych w ogólnym przemyśle półprzewodników, obejmują kwas chlorowodorowy, kwas siarkowy, kwas azotowy, fluorowodór, 1,1,1-trichloroetan i aceton. Ilość i rodzaj stosowanych chemikaliów zależy od rodzaju ogniwa, potrzebnego czyszczenia i wielkości płytki krzemowej [ 4 ]. Pracownicy narażeni są również na ryzyko związane z wdychaniem pyłu krzemu. Dlatego producenci PV muszą przestrzegać przepisów amerykańskich, aby zapewnić, że pracownicy nie zostaną poszkodowani w wyniku narażenia na działanie tych chemikaliów i że odpady powstałe w wyniku ich utylizacji zostaną właściwie usunięte.
Cienkowarstwowe ogniwa PV zawierają wiele bardziej toksycznych materiałów niż te stosowane w tradycyjnych krzemowych ogniwach fotowoltaicznych, w tym arsenku galu, dislenku miedzi-indu-galu i telluru kadmu [ 5 ]. W przypadku niewłaściwego obchodzenia się i utylizacji materiały te mogą stanowić poważne zagrożenie dla środowiska lub zdrowia publicznego. Jednak producenci mają silną zachętę finansową, aby zapewnić, że te bardzo cenne i często rzadkie materiały są poddawane recyklingowi, a nie wyrzucane.
Emisje globalnego ocieplenia w cyklu życia
Chociaż nie występują emisje globalnego ocieplenia związane z wytwarzaniem energii elektrycznej z energii słonecznej, istnieją emisje związane z innymi etapami cyklu życia energii słonecznej, w tym z produkcją, transportem materiałów, instalacją, konserwacją oraz wycofywaniem z eksploatacji i demontażem. Większość szacunków emisji w cyklu życia systemów fotowoltaicznych wynosi od 0,07 do 0,18 funta równoważnika dwutlenku węgla na kilowatogodzinę.
Większość szacunków koncentracji energii słonecznej wynosi od 0,08 do 0,2 funta ekwiwalentu dwutlenku węgla na kilowatogodzinę. W obu przypadkach jest to znacznie mniej niż wskaźniki emisji w całym cyklu życia gazu ziemnego (0,6–2 funta CO2E / kWh) i węgla (1,4–3,6 funta CO2E / kWh) [ 6 ].