Почему электроэнергию получаемую с помощью солнечных батарей называют экологически чистой энергией

Так ли экологичны солнечные батареи?

Дата публикации: 28 апреля 2014

Северная Ассоциация США по возобновляемым источникам энергии, в своей публикации «Солнечная энергия», опубликованной в 2008-м году, пишет:

«Из всех доступных возобновляемых источников энергии именно солнечная энергия и солнечные батареи наносят минимальный ущерб окружающей среде. Электричество, произведенное при помощи солнечных батарей, не оказывает вредного воздействия на воздушные массы. И никак не загрязняет ни поверхностные, ни подземные воды, не истощает природные ресурсы и не несет опасности, как для животного мира, так и здоровья человека.

Единственный реально опасный эффект данного типа энергии связан с получением некоторого количества токсических веществ и химикатов, например, кадмия и мышьяка, которые используются при производстве солнечных батарей. Но, по большому счету, и эти негативные эффекты минимальны по своему объёму, если есть продуманная политика в плане их повторного использования и надлежащей утилизации.

Будущее

В свою очередь Кен Звейбл, Директор Института анализа солнечной Энергии в Университете Джорджия, в Вашингтоне, а также Джеймс Мейсон, Директор компании про производству солнечных батарей, и Василис Фенакис, Главный Инженер по исследовательской работе в Национальной Лаборатории в Брукхайвене, в своей совместной статье от 2007-го в журнале «Научная Америка» пишут о планах на будущее.

«Мы полагаем, что примерно к 2050-му году технологии солнечных батарей позволят производить почти 3 000 ГИГАВАТТ электрической энергии, иными словами МИЛЛИАРДЫ ватт. Около 30 000 квадратных миль рядов солнечных батарей должны быть установлены верх к солнцу на фиксируемых подставках. Да, эти площади могут казаться просто невероятными. Но уже установленные линии батарей показывают, что свободной земли, необходимой для производства каждого гигаватт – часа солнечной энергии на Юго-Востоке США требуется все равно меньше, чем при производстве этого же количества энергии на традиционных угольных электростанциях.

Исследования, проведённые Лабораторией Энергетики в Коло, показывают, что более чем достаточно земельных ресурсов на Юго-Востоке страны. Нет необходимости затрагивать чувствительные к проникновению машин и людей территории. Также нет необходимости как-то мешать в этом плане землям населенных пунктов или вообще углубляться в трудные территории. Благотворная природа самой солнечной энергии, ее экологичность, включая разумное потребление воды, сводит озабоченность экологическими эффектами батарей к минимуму»

В 2008-м году Отделение по энергоэффективности возобновляемой солнечной энергии (EERE) на своем сайте в блоке «Почему так важна солнечная энергетика» разместило следующий материал:

«Малые электрические подстанции наносят незначительный ущерб окружающей среде, так же как и солнечные батареи. Удивительно, но так запросто производя нужную человеку электрическую энергию, солнечные батареи не загрязняют окружающую среду, не производят рискованные для фауны и флоры выбросы и отходы. Это производство энергии не требует ни жидкого, ни газообразного топлива, его не надо ни транспортировать, ни сжигать»

В свою очередь Василис Фенакис, старший научный сотрудник Центра Инженерных Наук Национальной Лаборатории в Брукхавене, в статье от 2004 года «Циркуляция теллурида кадмия и его вред в ходе производства солнечных батарей» в разделе о возобновляемой и восполняемой энергетике пишет:

«Если смотреть широким полем зрения на проблему, то риски для окружающей среды от солнечных батарей минимальны. Приблизительные выбросы в атмосферу в ходе производства составляют 0,02 грамма теллуридла кадмия на ГИГАВАТТ\час электрической энергии, произведенной за весь срок службы солнечного модуля, и это очень низкий показатель.

Широкомасштабное использование солнечных батарей не несет никакого риска для здоровья человека и живых существ. А повторная переработка модулей, что уже отслужили свой срок службы, почти полностью нивелирует озабоченность «зеленых» по поводу вредности этого вида производства электрической энергии.

Во время своей работы солнечные модули не производят загрязнения Природы, и более того, постепенно замещая традиционные виды топлива (газ, нефть, уголь) они приносят существенные выгоды окружающей среде. Теллурид кадмия в солнечных батареях на самом деле на поверку оказывается значительно более дружественен Природе, чем все остальные ныне используемые виды кадмийных батарей, включая знаменитые никель-кадмиевые.

Минусы

Однако, не все так просто в вопросе безопасности для окружающей среды со стороны огромной МАССЫ солнечных батарей.

В главе, озаглавленной «Солнечная и ветряная энергетика непродуктивна и вредна для окружающей среды» ее автор, Пол Дриссен, Доктор Наук и сотрудник Комитета по «Строительству завтрашнего дня» пишет:

«Производство 50-ти МЕГАВАТТ электрической энергии с использованием газосжигательных установок потребует примерно от 2 до 5 акров земли. Чтобы получить такое же количество энергии за счет солнечных модулей придется покрыть – внимание ! — около ТЫСЯЧИ акров земли солнечными панелями (и это еще если принимать в расчет оптимистичные цифры в получении энергии в 10 ватт на кв. метр или 5% эффективности при пиковой выработке).

Еще не меньшая проблема – это обеспечить свободный доступ грузовикам с водой для того чтобы мыть весь этот «лес» из солнечных модулей. Чтобы покрыть, например, потребности Калифорнии в энергии при помощи солнечных модулей потребуется задействовать десятки тысяч акров земель, принося их в жертву. А ведь эти прерии называют чуть ли не самым уникальными и красивыми образчиками настоящей Дикой Природы. Дикий Дикий Запад. Это один из самых величественных и красивейших ландшафтов во всей Америке, и его придется принести на алтарь солнечной энергетики вместе с животным и растительным миром этой территории.

Калифорнийская Энергетическая Комиссия в рамках общественного интереса к энергетической общедоступной исследовательской программе (PIER), Институт Исследований Электрической Энергии (EPRI) в ноябрьском отчете 2003 года под названием «Потенциальный вред для Здоровья и Окружающей среды связанный с производством и использованием солнечных батарей, доступной на сайте EPRI, написали следующее.

«Само производство солнечных батарей включает в себя использование некоторых токсичных газов, взрывоопасных летучих веществ, коррозийных жидкостей и подозрительных канцерогенных – вызывающих рак – реагентов. Магнитуда возможных негативных эффектов на здоровье человека и Природу в случае производства солнечных батарей варьируется в зависимости от используемых токсических материалов, их насыщенности, интенсивности использования, а также продолжительности их воздействия на человека в условиях производства.»

Отработанные модули

Утилизация значительных объемов отслуживших свое солнечных модулей на конкретной территории приводит к увеличению риска для здоровья людей в данной местности. А также это пагубно для местной флоры и фауны. Утечка химических реагентов из утилизируемых модулей дает вероятность заражению местной почвы и поверхностных вод.

Животный и растительный мир на этих территориях при непосредственной близости возможных утечек или случайных выбросов в атмосферу может быть подвергнут тяжелому воздействию. Утечки могут привести к взрывному росту концентрации опасных веществ вокруг производственных установок, на которых производятся модули. А это уже прямая и явная угроза здоровью работающих здесь людей.

Окружающая вода, воздух, почвы будут поглощать в себя вредные химические выбросы. Загрязненная вода отравит почву, а вдыхаемый воздух также будет частично отравлен выбросами.

Удар по живому

«Выбросы химических токсических соединений при производстве солнечных модулей ведет к ослаблению резистентности живых существ к болезням и ухудшению их фертильности, то есть способности давать здоровое полноценное потомство. Также увеличивается смертность и наблюдается замедленный рост у детей и детенышей. Интенсивность и серьезность негативного воздействия будет различаться в зависимости от количества и типа вредных веществ, высвобождаемых при производстве солнечных улавливающих модулей…»

По материалам Исследовательского Института Электрической Энергии (EPRI) 2003 год. Калифорнийская Энергетическая Комиссия.

В свою очередь Ховард Хейден, Доктор Наук, почетный Профессор в университете Физики в Коннектикуте, в книге от 2005 года «Солнечная ловушка: почему солнечная энергетика не покорила мир» пишет:

«Скопление солнечных батарей на примере местечка Барстоу, Калифорния, под кодовым обозначением «Солнечная №2», занимает 52,6 гектаров (почти 130 акров) земель и производит около 10 мегаватт электричества на максимальном выходе при пиковых значениях. Производительность достигает лишь 16%. Для таких вот установок типа «Солнечная -2», чтобы произвести такое же количество энергии, как и типичной 1000 мегаватт электростанции на обычном топливе, за год потребуется покрыть солнечными модулями 33 000 (!) гектаров земли. Или иными словами, 127 квадратных миль площади! А это уже серьезный урон окружающей среде.

Число солнечных батарей на нашей планете непрерывно растет, однако ни о каком качественном прорыве в этой области пока говорить не приходится. Возможно, когда инженеры придумают, как уменьшить площади солнечных модулей и как наладить их само очистку, когда уберут из производственной цепочки некоторые летучие опасные соединения и газы, то дело и пойдет веселее. Но пока с экологической точки зрения солнечные электростанции все же не совсем безвредны для окружающей среды.

Михаил Берсенев, по материалам зарубежных сайтов, 28 апр. 14 г.

Истощение природных ресурсов и обострившиеся экологические проблемы — главные причины для развития возобновляемых источников энергии:

Источник

Насколько экологичны ветро и солнечная энергетика на самом деле?

Одна из ведущих аналитических и брокерских компаний на Уолл-стрит Bernstein Research провела исследование на тему «углеродного следа» возобновляемых источников энергии. В настоящее время, пока ещё значительная доля мировой энергетики и производства недекарбонизированно, любая даже самая чистая технология всё равно содержит в своей основе так называемый # углеродные след . Этим понятием описывается то количество парниковых и загрязняющих атмосферу газов, которые были выброшены в воздух в процессе производства электроэнергии, либо самих материалов, которое потом экстраполируется на произведённый продукт. То есть, к примеру, если для производства ветрогенераторов, их бетонных оснований, или для производства солнечных панелей использовалась электроэнергия, сгенерированная на пока традиционных электростанциях, использующих, в том числе и углеводородное топливо или уголь.

Да, потом, в процессе своей работы # ветрогенераторы и солнечные панели будут давать «зелёную» электроэнергию, но производство самого оборудования ещё пока не обходится без «грязной» электроэнергии. Этот вопрос постоянно в своих комментариях поднимаю противники и скептики Нового Зелёного курса. И эти слова порой имеют под собой основание. Однако надо понимать, что мы живём сейчас в быстроменяющемся мире, и ничего статичного сегодня нет, особенно в технологиях электрогенерации и производства. Наши читатели уже знают, что в Европе, Китае, США идёт процесс по декарбонизации генерации и производства. Ведущие автомобилестроительные компании, к примеру, такие как # Tesla и Volkswagen , проводят чёткую политику по декарбонизации своих производств, беря для него электроэнергию только от возобновляемых источников. Этот же процесс идёт в аккумуляторной промышленности . Но пока что, при создании самих средств безуглеродного производства электроэнергии в энергобалансе этого процесса всё ещё есть тот самый, пресловутый «углеродный след».

Насколько чисты чистые источники энергии?

Аналитики из Bernstein Research, взяв за основу данные таких компаний, как Vestas, Siemens Gamesa Renewable Energy и аналитические оценки самой Bernstein Research, определили, что наибольший вклад в «углеродный след» ветрогенераторов вносят сталь, алюминий и эпоксидные смолы, которые скрепляют детали. Корпус стальной башни даёт 30% углеродного следа, бетонный фундамент — 17% , а лопасти из углеродного волокна и стекловолокна — 12% .

Конечно по мере своей дальнейшей работы этот «углеродный след» амортизируется. В итоге получается, что ветрогенераторы имеют «углеродный след» меньше на 99% , чем угольные электростанции, на 98% , чем генерация от природного газ, и даже на 75% меньше солнечная энергетика!

Эксперты подсчитали, что ветряные турбины в среднем «выделяют» всего 11 граммов CO2 на киловатт-час вырабатываемой электроэнергии. Напоминаю, что под словом «выделяют» подразумевается тот уровень выброс, которой был осуществлён на стадии производства оборудования, а не в момент самой генерации! Для сравнения: «углеродный след» солнечной энергетики составляет 44 г/кВт*ч , природного газа — 450 г , а угля — колоссальные 1000 г . Но чище всего на настоящее время атомная энергетика. Учитывая уровень выбросов, осуществлённых при производстве оборудования и самих АЭС, перекладывая его на объём вырабатываемой ими электроэнергии, получается, что на сегодня «углеродный след» атома составляет ничтожные 9 г/кВт*ч .

То есть, как ни крути, но возобновляемая энергетика уже сейчас на порядки чище ископаемопопливной, что вполне естественно. А по мере декарбонизации производства оборудования для ВИЭ, его «углеродный след» будет стремиться к нулю.

Каким путём будет идти процесс декарбонизации производства оборудования для ВИЭ?

Согласно статистике, на сегодня производство стали даёт 25% промышленных выбросов CO₂ в Европе . Такая же ситуация в США, Китае, Индии, да и в России. И одним из процессов по «декарбонизации» возобновляемой энергетики будет работа на сталелитейном фронте. Кстати, в том числе эту проблему, а именно вопрос по применению инновационных технологий в металлургии, поднял на недавнем Послании к Федеральному Собранию Президент России # Владимир Путин . Он отметил большие экологические проблемы, особенно в городах, где расположены металлургические комбинаты. » Зелёной сталью » озабочены и автопроизводители, в частности # BMW .

Что же делать? Ну, такой вопрос могут задать только те, кто не следят за тенденциями в этой отрасли. Вот лишь несколько примеров. Шведские компании Hybrit и H2 Green Steel инвестируют миллиарды Евро, чтобы производить миллионы тонн «зелёной стали» в год. Вместо сжигания металлургического угля для работы традиционной доменной печи для восстановления железной руды в # чугун они будут использовать зеленый водород, электролизованный с помощью возобновляемых источников энергии. Что называет — круг замкнулся. Германская ThyssenKrupp также представила инновационную печь, энергию, для работы которой даёт водород. Тем же путём идёт норвежская компания Hydro , производящая алюминий. И тут вы возвращаемся к вчерашней нашей новости относительно развития водородных проектов российской корпорацией # Росатом . Водород будет не только топливом для тяжёлого транспорта на земле, на воде, и в воздухе, но также энергоносителем для чёрной и цветной металлургии, что в итоге создаст новый энергетический круговорот, в котором уже не будет места углю, как минимум, а в долгосрочной перспективе и природному газу.

А что после? Как это всё потом утилизировать, когда придёт время?

Да, и конечно надо не забыть напомнить, что со временем будет декарбонизироваться не только само производство оборудования и # ВИЭ , но так же уже сегодня идёт развитие отрасли переработки. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии прогнозирует, что к 2050 году утилизации и переработке будут подлежать 78 миллионов метрических тонн солнечных панелей и десятки миллионов тонн старых турбинных лопастей. И за решение этой задачи уже сегодня берутся многие компании и стартапы.

Мы уже рассказывали вам о «европейском союзе» компаний по переработке вышеперечисленных компонентов оборудования возобновляемой энергетики. Лидером этого процесса можно считать французскую компанию Veolia , и итальянскую Sasil . Примерно 85% компонентов турбины, включая сталь, медную проволоку, электронику и зубчатые передачи, могут быть переработаны или повторно использованы. Но вот с лопастями, изготовленными из стекловолокна, есть проблема. Учёные пытаются найти лучшие способы отделить смолу от волокна, и дать материалам бывших лопастей «новую жизнь», в основном в виде гранул или плит для дорожного покрытия.

Veolia, «Мы придумали несколько безумных идей. Мы хотим, чтобы это был устойчивый бизнес. В этом есть большой интерес».

# Стартап Global Fiberglass Solutions разработал метод переработки лопастей ветротурбин в гранулы и древесноволокнистые плиты, которые будут использоваться для полов и стен. Компания начала производить стеклопластиковые панели на заводе в Свитуотере, штат # Техас , рядом с крупнейшей на континенте концентрацией ветряных электростанций. Компания планирует открыть ещё один цех в Айове.

Источник