Насколько экологически безопасна солнечная энергия?

Солнечная энергия - известный источник чистой энергии , но некоторые утверждают, что она неэкологична. Давайте развеем мифы и обсудим влияние солнечной энергии на окружающую среду.

Большинство людей хотят защитить планету, а это значит, что все больше из нас хотят использовать возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия. При среднегодовых темпах роста в 50% солнечная энергия переживает значительный всплеск популярности в зеленых кругах. Почему? Ответ тройной:

  • Цена на солнечные панели упала за последнее десятилетие.
  • Экономическая мощь солнечной энергетики
  • Безупречная репутация Solar как надежного возобновляемого источника энергии

Тем не менее, нередко можно услышать, как люди утверждают, что солнечная энергия не так безвредна для окружающей среды, как это представляется. Хотя мы признаем, что солнечная энергия несовершенна, мы верим, что источник зеленой энергии способен преобразовать энергетическую отрасль.

Из чего сделаны солнечные панели?

Традиционный процесс производства солнечной панели начинается с кварца, очень распространенного минерала, который можно найти прямо в вашем доме (если у вас есть гранитные столешницы)! Исследователи обнаружили, что этот минерал, состоящий из атомов кислорода и кремния, может быть преобразован в чистый кремний для использования в качестве полупроводника в солнечных батареях для выработки электроэнергии.

Производители солнечных батарей исторически добывали кварц для производства кремния для своих солнечных батарей. Однако добыча кристаллов кварца подвергает горняков силикозу - заболеванию легких, вызываемому вдыханием крошечных кусочков кремнезема из руды. В результате солнечная промышленность постепенно отходит от добычи кварца в пользу кварцевого песка.

Проблемы производства солнечных панелей

Вот проблема: чтобы сделать металлургический кремний пригодным для улавливания света, этот богатый кварцем песок необходимо сначала превратить в поликремний - еще одну форму кремния с другой атомной структурой. В результате химической реакции, в результате которой образуется поликремний, образуется побочный продукт, называемый тетрахлоридом кремния. Если его не утилизировать должным образом, это новое химическое вещество может вызвать закисление почвы и выделение вредных паров. К счастью, ученые выяснили, как переработать тетрахлорид кремния обратно в поликремний и повторно использовать его для производства еще большего количества солнечных панелей!

Тем не менее, исследователи постоянно стремятся улучшить этот процесс и сделать его еще более устойчивым. Китай, где производится все больше солнечных панелей, установил для производителей правила утилизации не менее 98,5% отходов тетрахлорида кремния. 3 Более того, ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, подразделения Министерства энергетики США, экспериментируют с альтернативными методами производства, которые могут полностью отказаться от тетрахлорида кремния. 4 Если повезет, обе эти стратегии приведут к значительному сокращению отходов, что повысит статус солнечной энергии как экологически чистого источника энергии.

Есть еще одна проблема: после очистки поликремний превращается в кирпичи, а затем нарезаются на тонкие пластины, которые составляют «панели» в солнечных батареях. Плавиковая кислота (среди других химикатов) используется для очистки и текстурирования панелей с целью максимального поглощения света. Хотя очистка и увеличение площади поверхности полностью безопасны, фтористоводородная кислота, как и любое неправильно утилизированное химическое вещество, может иметь негативное воздействие на окружающую среду.

Альтернативные процессы, находящиеся в настоящее время в разработке

Хотя использование фтористоводородной кислоты и кадмия решается с помощью новых технологий и регуляторных усилий, будущее солнечных панелей, вероятно, повлечет за собой переход на более безопасные химические вещества. Например, исследователи из Rohm & Haas Electronic Materials, дочерней компании Dow Chemical, обнаружили, что вместо плавиковой кислоты можно использовать гидроксид натрия (NaOH), более безопасную и простую в использовании альтернативу. А поскольку кадмий токсичен для растений, животных и микроорганизмов, некоторые производители вместо этого перешли на безвредный сульфид цинка.

В конечном счете, несмотря на то, что химические вещества существуют с самых первых дней в солнечной индустрии, общая тенденция для регулирующих органов и исследователей заключается в совместной работе, чтобы сначала найти лучшие способы утилизации этих химикатов, а затем использовать более безопасные альтернативы. Такие проблемы присущи всем видам производства энергии - не только солнечной, - поэтому развитие технологий, которые мы используем, будет иметь огромный потенциал для преобразования всей отрасли возобновляемых источников энергии.

Каков углеродный след солнечных панелей?

Электроэнергия, произведенная за счет солнечной энергии, не дает никаких выбросов, никаких парниковых газов и ископаемых видов топлива, но для производства солнечных панелей требуется определенное количество энергии. К счастью, энергия, которую они производят, намного превышает то, что требуется для их производства.

По данным Министерства энергетики США, для мультикристаллических кремниевых систем (например, солнечных панелей) в настоящее время требуется 4 года для достижения EPBT. 5 Поскольку солнечные панели служат от 20 до 30 лет, одна солнечная панель может генерировать в четыре или пять раз больше энергии, чем используется для производства. Более того, каждый год появляются новые технологии, которые еще больше сокращают EPBT. В конце концов, индустрия хочет сократить это время на годы, чтобы по-настоящему повысить ценность солнечной энергии!

Обслуживание солнечных панелей

Давайте рассмотрим, сколько воды используется для обслуживания солнечных панелей и сколько воды используется для обработки ископаемого топлива. По данным Ассоциации предприятий солнечной энергетики (SEIA), для очистки и мытья солнечных панелей требуется примерно 20 галлонов воды на мегаватт-час (МВтч) электроэнергии. 6 Это меньше, чем количество воды, которое типичная семья использует в год, около 20 000 галлонов воды, согласно SEIA.

Сравните это с переработкой угля.

Уголь вырабатывает всю свою электроэнергию из пара, поэтому для выработки электроэнергии, естественно, требуется много воды. Существует три варианта охлаждения угольных электростанций: прямоточное, с влажной рециркуляцией и сухое охлаждение.

В США более 90% угольных электростанций используют прямоточную или влажную рециркуляцию для охлаждения.

Для прямоточного охлаждения примерно от 20 000 до 50 000 галлонов воды используется для производства одного МВт-ч электроэнергии из угля. 

Для рециркуляции используется от 980 до 2300 галлонов для производства одного МВт-ч электроэнергии.

По данным Министерства энергетики США, это означает, что ежедневно для добычи угля (промывка и охлаждение бурового оборудования) используется от 70 до 260 миллионов галлонов воды.

Это много воды, если мы так говорим.

Влияют ли солнечные фермы на дикую природу?

Воздействие солнечных ферм на животный и растительный мир - это проблема, которую экологические и правительственные группы решали с момента первоначального внедрения технологии. Не только солнечная промышленность постоянно стремится улучшить эти условия, но и новым проектам в области солнечной энергии уделяется особое внимание. 

В Калифорнии действует План по сохранению возобновляемых источников энергии в пустыне, в котором в процессе планирования приоритет отдается птицам.  Другие защитные стратегии включают создание рисунков на панелях, которые препятствуют попаданию птиц в них, и создание зон обитания вдали от солнечных ферм для привлечения птиц и компенсации потери среды обитания.

В отличие от электричества, вырабатываемого ископаемым топливом, солнечные панели невероятно эффективны в максимальном увеличении производства электроэнергии при минимизации выбросов углерода. Фактически, углеродное загрязнение и повышение температуры, вызванные добычей и производством ископаемого топлива, поставили под угрозу 314 видов североамериканских птиц. 10 Несмотря на то, что солнечные фермы могут временно вытеснить местные виды, они производят более чистую энергию, которая имеет решающее значение для долгосрочного будущего всей жизни на планете.

Солнечная энергия - один из самых чистых источников энергии, доступных сегодня

Американское химическое общество всесторонне сравнило солнечное и ископаемое топливо, сделав вывод, что «в целом все фотоэлектрические (солнечные) технологии производят гораздо меньше выбросов в атмосферу в течение жизненного цикла на ГВт-ч [гигаватт-час], чем традиционное производство электроэнергии на основе ископаемого топлива» .

Кроме того, Международное агентство по возобновляемым источникам энергии и Программа по фотоэлектрическим системам Международного энергетического агентства опубликовали совместный документ, в котором объясняется, что, помимо значительного превышения срока окупаемости энергии, более 90% материалов в нынешних солнечных панелях могут быть переработаны для производства следующего поколения.  По мере роста влияния и воздействия солнечной энергии ученые и производители во всем мире активно стремятся создать еще более совершенные и устойчивые технологии солнечной энергии.

Солнечная энергия - один из самых экологически чистых источников энергии. Вот почему Chariot Energy с энтузиазмом относится к обеспечению жителей Техаса солнечной энергией по ценам, которые конкурентоспособны по сравнению с традиционной электроэнергией, произведенной на ископаемом топливе. Мы привержены будущему солнечной энергетики - более безопасному, чистому и экологичному будущему.