Nói một cách đơn giản, chúng ta đang thảo luận về tác động của hệ thống năng lượng mặt trời về môi trường khi chúng ta thảo luận về tác động môi trường của hệ thống quang điện.
Mặt trời là nguồn năng lượng khổng lồ mới được phát hiện gần đây. Nó cung cấp nguồn tài nguyên dồi dào có thể sản xuất điện bền vững, sạch và không gây ô nhiễm, có nghĩa là không có khí thải góp phần vào sự nóng lên toàn cầu.
Trong những năm gần đây, người ta đã phát hiện ra rằng năng lượng mặt trời có thể được thu giữ và lưu trữ để sử dụng trên toàn cầu với hy vọng cuối cùng sẽ thay thế các nguồn năng lượng truyền thống. Với sự chú ý của mọi người chuyển sang các nguồn năng lượng xanh hơn, năng lượng mặt trời ngày càng trở nên quan trọng.
Hiện nay, năng lượng mặt trời chiếm 1.7% sản lượng điện toàn cầu. Cả kỹ thuật sản xuất và vật liệu được sử dụng đều có những tiến bộ đáng kể.
Mục lục
Tác động môi trường của hệ thống quang điện
Trước khi năng lượng mặt trời có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng thực sự sạch, vẫn cần phải giải quyết một số trở ngại về môi trường. Trong số đó có
- Sử dụng đất đai
- Sử dụng nước
- Ảnh hưởng đến tài nguyên nước, không khí và đất
- Những vật liệu nguy hiểm
- Sản xuất tấm pin mặt trời
- Làm sạch chất bán dẫn
- Chất ô nhiễm và chất thải mặt trời
- Rủi ro môi trường của khai thác mỏ
- Tác động môi trường của việc vận chuyển các tấm pin mặt trời
1. Sử dụng đất
Việc lắp đặt năng lượng mặt trời quy mô lớn hơn có thể gây ra lo lắng về mất môi trường sống và Xói mòn đất, tùy thuộc vào vị trí của chúng. Tổng diện tích đất cần thiết thay đổi tùy theo công nghệ, vị trí, địa hình và cường độ tài nguyên mặt trời.
Các hệ thống quang điện quy mô tiện ích được ước tính cần từ 3.5 đến 10 mẫu Anh mỗi megawatt, trong khi các cơ sở CSP được ước tính yêu cầu từ 4 đến 16.5 mẫu Anh mỗi megawatt.
Việc lắp đặt năng lượng mặt trời có ít cơ hội cùng tồn tại với mục đích sử dụng nông nghiệp hơn so với các cơ sở gió. Tuy nhiên, các hệ thống năng lượng mặt trời quy mô tiện ích có thể giảm bớt tác động tiêu cực đến môi trường bằng cách được lắp đặt ở những khu vực ít mong muốn hơn, chẳng hạn như bãi đất trống, địa điểm khai thác mỏ cũ hoặc đường truyền tải và giao thông hiện có.
Các mảng quang điện mặt trời nhỏ hơn ít ảnh hưởng đến việc sử dụng đất và có thể được lắp đặt trên các khu dân cư hoặc thương mại.
2. Sử dụng nước
Pin quang điện mặt trời có thể tạo ra điện mà không cần nước. Tuy nhiên, một số nước vẫn được sử dụng để sản xuất các bộ phận quang điện mặt trời, giống như trong bất kỳ quy trình sản xuất nào khác.
Nước cần thiết để làm mát ở nơi tập trung nhà máy nhiệt điện mặt trời (CSP), cũng như ở các nhà máy nhiệt điện khác. Loại hệ thống làm mát, vị trí nhà máy và thiết kế nhà máy đều ảnh hưởng đến lượng nước được sử dụng.
Đối với mỗi megawatt giờ điện được tạo ra, các nhà máy CSP với tháp giải nhiệt và công nghệ tuần hoàn ướt sẽ loại bỏ 600–650 gallon nước. Vì nước không bị mất dưới dạng hơi nước nên các cơ sở CSP sử dụng công nghệ làm mát một lần có mức rút nước cao hơn nhưng tổng mức sử dụng nước thấp hơn.
Gần 90% lượng nước được sử dụng trong các cơ sở CSP khi triển khai công nghệ làm mát khô. Tuy nhiên, hiệu quả thấp hơn và chi phí tăng lên là chi phí liên quan đến việc tiết kiệm nước này. Hơn nữa, hiệu quả của kỹ thuật làm mát khô giảm đáng kể khi vượt quá 100 độ F.
3. Ảnh hưởng đến tài nguyên nước, không khí và đất
Việc phát triển cơ sở năng lượng mặt trời quy mô lớn đòi hỏi phải phân loại và dọn sạch, làm thay đổi đường thoát nước, nén chặt đất và làm tăng xói mòn.
Tiêu thụ nước của hệ thống tháp trung tâm để làm mát là mối lo ngại trong môi trường khô cằn vì nhu cầu nước tăng cao có thể gây căng thẳng cho nguồn cung cấp sẵn có và dẫn đến sự cố tràn hóa chất từ các cơ sở có thể gây ô nhiễm nước. làm ô nhiễm nước ngầm hoặc khu vực xung quanh.
Xây dựng các cơ sở năng lượng mặt trời có thể gây rủi ro cho chất lượng không khí, giống như việc phát triển bất kỳ khu công nghiệp quy mô lớn nào. Những mối nguy hiểm này bao gồm sự lây lan của các bệnh lây truyền qua đất và sự gia tăng các hạt vật chất trong không khí làm ô nhiễm nguồn nước.
4. Vật liệu nguy hiểm
Nhiều hợp chất nguy hiểm được sử dụng trong quá trình sản xuất tế bào quang điện; phần lớn các vật liệu này được sử dụng để làm sạch và tinh chế bề mặt chất bán dẫn. Những chất này bao gồm axit clohydric, axit sulfuric, axit nitric, hydro florua, 1,1,1-trichloroethane và axeton.
Chúng có thể so sánh với những thứ được sử dụng trong ngành bán dẫn nói chung. Loại tế bào, mức độ làm sạch cần thiết và kích thước của tấm bán dẫn silicon đều ảnh hưởng đến số lượng và loại hóa chất được sử dụng.
Có những lo ngại đối với những công nhân hít phải bụi silicon. Để ngăn chặn công nhân tiếp xúc với hóa chất độc hại và đảm bảo rằng chất thải sản xuất được xử lý thích hợp, các nhà sản xuất PV phải tuân thủ các quy định của Hoa Kỳ.
So với các tế bào quang điện silicon thông thường, các tế bào quang điện màng mỏng chứa một số thành phần nguy hiểm hơn, chẳng hạn như gali arsenua, gali diselenua đồng-indium và cadmium Telluride. Việc xử lý và thải bỏ những vật dụng này không đúng cách có thể gây ra rủi ro đáng kể cho môi trường hoặc sức khỏe cộng đồng.
Do đó, các nhà sản xuất có động cơ tài chính để đảm bảo rằng những vật liệu cực kỳ quý giá và thường không phổ biến này được tái chế thay vì bỏ đi.
5. Sản xuất tấm pin mặt trời
Việc sản xuất tấm pin mặt trời sử dụng nhiều tài nguyên, bao gồm vật liệu công nghiệp, nhiên liệu hóa thạch và lượng nước lớn. Nguồn năng lượng chính được sử dụng trong sản xuất tấm pin mặt trời là than đá, nguồn năng lượng này liên quan trực tiếp đến lượng khí thải carbon cao hơn.
Trong quá trình chế tạo các tấm pin mặt trời, natri hydroxit và axit hydrofluoric đều được sử dụng. Các quy định nghiêm ngặt về xử lý và loại bỏ nước thải nguy hại là cần thiết cho cả hai lĩnh vực này. Trong khi đó, công nhân tại các cơ sở sản xuất tấm pin mặt trời cần được bảo vệ khỏi những chất nguy hiểm này. Điều này đòi hỏi các biện pháp bảo vệ được kiểm soát.
Theo các nghiên cứu, trong quá trình sản xuất, các hạt silicon thải ra môi trường và gây ra bệnh bụi phổi silic ở những người được biết đã tiếp xúc với chúng. Người ta đã chứng minh rằng những cá nhân tiếp xúc với các hạt silicon trong quá trình sản xuất có thể bị bệnh bụi phổi silic.
6. Làm sạch chất bán dẫn
Tế bào quang điện (PV) được làm từ các tấm bán dẫn được làm sạch bằng các chất hóa học độc hại. Chúng bao gồm axit sulfuric và hydrofluoric.
Để loại bỏ hư hỏng và tạo ra kết cấu bề mặt phù hợp, quá trình làm sạch này rất quan trọng. Mặt khác, axit hydrofluoric có thể ăn mòn mô và làm mất canxi xương, khiến người không được bảo vệ tử vong. Nó phải được xử lý và xử lý rất cẩn thận.
Vì natri hydroxit dễ xử lý và thải bỏ hơn và ít gây rủi ro hơn cho sức khỏe của nhân viên nên đây có thể là một lựa chọn an toàn hơn.
7. Chất ô nhiễm và chất thải mặt trời
Do một số bộ tấm pin đầu tiên được lắp đặt hiện nay mới bắt đầu hết hạn sử dụng nên vấn đề tái chế các tấm pin mặt trời lỗi thời không thu hút được nhiều sự chú ý. Việc xử lý các tấm quang điện đã hết hạn sử dụng đang trở thành một vấn đề quan trọng khi thời hạn sử dụng của chúng đang đến gần.
Mặc dù chì và cadmium có trong các tấm pin mặt trời - cả hai đều được biết là gây ung thư - nhưng chúng chủ yếu được cấu tạo từ thủy tinh. Kết quả là có những lo lắng về sự an toàn của chất gây ô nhiễm. Việc loại bỏ tạp chất sẽ tốn thêm chi phí để tái chế các thành phần này.
Hiện tại, các tấm pin mặt trời lỗi thời thường xuyên bị vứt bỏ ở các bãi rác. bãi rác vì chúng không thể dễ dàng tái sử dụng được. Bởi vì các tấm có chứa các hóa chất độc hại nên kỹ thuật này gây ra những mối nguy hiểm đáng kể cho môi trường.
Nước mưa có khả năng thải ra và cuốn trôi cadmium, sau đó thấm vào đất và làm ô nhiễm môi trường xung quanh.
8. Rủi ro môi trường trong khai thác mỏ
Phần lớn công nghệ hiện đại sử dụng các khoáng chất quý hiếm trong sản xuất. Tương tự như vậy, các tấm quang điện sử dụng hơn 19 loại khoáng chất quý hiếm này.
Đây là những nguồn tài nguyên hạn chế được thu hoạch một cách cần mẫn ở nhiều nơi trên toàn cầu. Khi các quốc gia nỗ lực tăng cường sản xuất năng lượng tái tạo và đáp ứng nhu cầu công nghệ của người tiêu dùng, nhu cầu về các khoáng sản này sẽ cực kỳ cao.
Nghiên cứu chỉ ra rằng sẽ không có đủ indium, một thành phần được sử dụng trong các tấm quang điện, để đáp ứng nhu cầu to lớn và thúc đẩy cuộc cách mạng xanh này.
Những kết quả này thật đáng báo động và tác động của việc khai thác càng khiến chúng trở nên đáng báo động hơn. Người ta đã chứng minh rằng việc khai thác mỏ gây ra các hố sụt, mất đa dạng sinh họcvà sự nhiễm độc các dòng nước lân cận do chất thải kim loại có tính axit cực cao.
9. Tác động môi trường của việc vận chuyển các tấm pin mặt trời
Khí thải liên quan đến giao thông vận tải từ các tấm pin mặt trời đặt ra một vấn đề bổ sung. Mặc dù được sản xuất trên toàn thế giới nhưng các tấm pin mặt trời chủ yếu được sản xuất ở Trung Quốc, Hoa Kỳ và Châu Âu. Hơn nữa, các bộ phận của tấm pin mặt trời được sản xuất ở một quốc gia có thể cần phải được vận chuyển sang quốc gia khác.
Thành thật mà nói, thật khó để ước tính chính xác dấu chân carbon gắn liền với từng bước của quy trình sản xuất bất kỳ loại tấm pin mặt trời nào. Tác động của việc sản xuất tấm pin mặt trời đến môi trường chưa được nghiên cứu hoặc ghi chép rộng rãi.
Tuy nhiên, theo báo cáo, Liên minh về tính minh bạch trong nghiên cứu vật liệu đang cố gắng định lượng và tiết lộ lượng khí thải carbon của việc khai thác, sản xuất và vận chuyển các tấm pin mặt trời.
Đáng chú ý là lượng khí thải carbon tạo ra trong quá trình sản xuất các tấm pin mặt trời thấp hơn nhiều so với các cơ sở năng lượng thông thường và thấp hơn nhiều so với các cơ sở sản xuất năng lượng thông thường. khai thác than, fracking, hoặc là khoan dầu.
Tuy nhiên, một vấn đề phổ biến với các tấm pin mặt trời là điều gì xảy ra với chúng sau tuổi thọ 25 năm thông thường, vượt quá sản lượng.
Kết luận
Mặc dù năng lượng mặt trời không phải là hoàn hảo nhưng nhìn chung nó có tác động tích cực đến môi trường và tài chính.
Đúng vậy, việc khai thác và sản xuất các tấm pin mặt trời tiêu tốn một lượng năng lượng khổng lồ và vâng, quá trình này liên quan đến việc sử dụng hóa chất. Tuy nhiên, trái ngược với những gì dữ liệu chỉ ra, hai sự thật không thể chối cãi này không ngụ ý rằng các tấm pin mặt trời có tác động tiêu cực thực sự.
Trong vòng chưa đầy hai năm, năng lượng được sử dụng để sản xuất tấm pin mặt trời sẽ được phục hồi. Ngay cả khi năng lượng mặt trời được xem xét trong các giai đoạn sản xuất và chế biến, lượng khí thải tạo ra vẫn thấp hơn 3–25 lần so với khi cùng một lượng năng lượng được tạo ra bằng nhiên liệu hóa thạch.
sử dụng năng lượng mặt trời có ít khí thải hơn so với sử dụng bất kỳ nhiên liệu hóa thạch nào, đặc biệt là than đá, điều này khiến nó trở thành một công nghệ rất có lợi.
Khuyến nghị
- Giải quyết tình trạng mất điện bằng các giải pháp năng lượng mặt trời di động
. - Khi năng lượng mặt trời tiếp tục phát triển, bạn có thể mong đợi nó ở mọi nơi
. - Khuyến khích năng lượng tái tạo hoạt động như thế nào?
. - 13 tác động môi trường của nông nghiệp công nghiệp
. - Khai thác Mặt trời, Gió và Sóng: Vai trò của Năng lượng tái tạo trong Trận chiến Biến đổi Khí hậu
Một nhà bảo vệ môi trường đam mê được định hướng bằng trái tim. Người viết nội dung chính tại EnvironmentGo.
Tôi cố gắng giáo dục công chúng về môi trường và các vấn đề của nó.
Nó luôn luôn là về thiên nhiên, chúng ta phải bảo vệ không phá hủy.