In poche parole, stiamo discutendo gli effetti di sistemi di energia solare sull’ambiente quando si parla degli impatti ambientali degli impianti fotovoltaici.
Il sole è un’enorme fonte di energia che è stata scoperta solo di recente. Offre abbondanti risorse che possono produrre elettricità sostenibile, pulita e non inquinante, il che significa che non ci sono emissioni che contribuiscono a il riscaldamento globale.
Negli ultimi anni si è scoperto che l’energia solare può essere catturata e immagazzinata per essere utilizzata a livello globale con la speranza di sostituire prima o poi le fonti energetiche tradizionali. Con l’attenzione di tutti spostata verso fonti energetiche più verdi, l’energia solare è diventata sempre più importante.
Attualmente l’energia solare rappresenta l’1.7% della produzione elettrica globale. Sia le tecniche di produzione che i materiali utilizzati hanno visto progressi significativi.
Sommario
Impatti ambientali dei sistemi fotovoltaici
Prima che l’energia solare possa essere utilizzata come fonte di energia veramente pulita, è necessario affrontare alcuni ostacoli ambientali. Tra questi ci sono
- Uso del suolo
- Uso dell'acqua
- Effetti sulle risorse idriche, dell'aria e del suolo
- Materiali pericolosi
- Produzione di pannelli solari
- Pulizia dei semiconduttori
- Inquinanti e rifiuti solari
- Rischi ambientali dell'attività mineraria
- Impatto ambientale del trasporto di pannelli solari
1. Uso del suolo
Gli impianti solari più grandi su scala industriale possono causare preoccupazioni perdita dell'habitat ed degrado del suolo, a seconda di dove si trovano. La superficie totale necessaria varia a seconda della tecnologia, dell’ubicazione, della topografia e dell’intensità delle risorse solari.
Si stima che i sistemi fotovoltaici su scala industriale richiedano tra 3.5 e 10 acri per megawatt, mentre si stima che gli impianti CSP richiedano tra 4 e 16.5 acri per megawatt.
Gli impianti solari hanno meno possibilità di coesistere con gli usi agricoli rispetto agli impianti eolici. I sistemi solari su scala industriale possono, tuttavia, ridurre i loro effetti negativi sull’ambiente essendo installati in aree meno desiderabili, come aree dismesse, ex siti minerari o linee di trasmissione e traffico esistenti.
I pannelli solari fotovoltaici più piccoli hanno un’influenza minore sull’uso del territorio e possono essere installati su proprietà residenziali o commerciali.
2. Uso dell'acqua
Le celle solari fotovoltaiche possono generare elettricità senza bisogno di acqua. Tuttavia, nella produzione dei componenti solari fotovoltaici viene utilizzata una parte dell’acqua, proprio come in qualsiasi altro processo produttivo.
L'acqua è necessaria per il raffreddamento in concentrato impianti solari termici (CSP), come avviene negli altri impianti termoelettrici. Il tipo di sistema di raffreddamento, l’ubicazione e la progettazione dell’impianto influiscono tutti sulla quantità di acqua utilizzata.
Per ogni megawattora di energia generata, gli impianti CSP con torri di raffreddamento e tecnologia di ricircolo umido rimuovono 600-650 litri d’acqua. Poiché l’acqua non viene persa sotto forma di vapore, gli impianti CSP che utilizzano la tecnologia di raffreddamento a passaggio singolo hanno livelli di prelievo di acqua più elevati ma un consumo idrico complessivo inferiore.
Quasi il 90% in meno di acqua viene utilizzata negli impianti CSP quando viene implementata la tecnologia di raffreddamento a secco. Tuttavia, una minore efficienza e un aumento delle spese sono i costi associati a questi risparmi idrici. Inoltre, l’efficienza della tecnica di raffreddamento a secco diminuisce drasticamente al di sopra dei 100 gradi Fahrenheit.
3. Effetti sulle risorse idriche, dell'aria e del suolo
Lo sviluppo di impianti solari su larga scala richiede livellamento e bonifica, che modificano i percorsi di drenaggio, compattano il suolo e aumentano l’erosione.
Il consumo di acqua da parte dei sistemi a torre centrale per il raffreddamento è un problema negli ambienti aridi perché l’aumento della domanda di acqua potrebbe mettere a dura prova le forniture disponibili e portare a fuoriuscite di sostanze chimiche dalle strutture che potrebbero contaminare le falde acquifere o la zona circostante.
La costruzione di impianti di energia solare può comportare rischi per la qualità dell’aria, proprio come lo sviluppo di qualsiasi complesso industriale di considerevoli dimensioni. Questi pericoli includono la diffusione di malattie trasportate dal suolo e un aumento del particolato aerodisperso che contamina le riserve idriche.
4. Materiali pericolosi
Nel processo di produzione delle celle fotovoltaiche vengono impiegati molti composti pericolosi; la maggior parte di questi materiali viene utilizzata per pulire e purificare la superficie del semiconduttore. Queste sostanze includono acido cloridrico, acido solforico, acido nitrico, acido fluoridrico, 1,1,1-tricloroetano e acetone.
Sono paragonabili a quelli utilizzati nel settore generale dei semiconduttori. Il tipo di cella, il grado di pulizia richiesto e la dimensione del wafer di silicio influenzano la quantità e il tipo di sostanze chimiche utilizzate.
Ci sono preoccupazioni per i lavoratori che respirano polvere di silicio. Per prevenire l’esposizione dei lavoratori a sostanze chimiche tossiche e per garantire che i prodotti di scarto della produzione siano smaltiti in modo appropriato, i produttori di fotovoltaico sono tenuti a rispettare le norme statunitensi.
Rispetto alle celle fotovoltaiche in silicio convenzionali, le celle fotovoltaiche a film sottile contengono molti componenti più pericolosi, come l'arseniuro di gallio, il diselenuro di gallio rame-indio e il tellururo di cadmio. La gestione e lo smaltimento inadeguati di questi articoli possono presentare rischi significativi per l'ambiente o la salute pubblica.
I produttori sono quindi finanziariamente motivati a garantire che questi materiali estremamente preziosi e spesso rari vengano riciclati anziché scartati.
5. Produzione di pannelli solari
La produzione di pannelli solari utilizza molte risorse, inclusi materiali industriali, combustibili fossili e grandi volumi di acqua. La principale fonte di energia utilizzata nella produzione di pannelli solari è il carbone, che è direttamente correlato alle maggiori emissioni di carbonio.
Nel processo di produzione dei pannelli solari vengono utilizzati entrambi l'idrossido di sodio e l'acido fluoridrico. Per entrambi questi aspetti sono necessarie norme rigorose sulla gestione e l’eliminazione delle acque reflue pericolose. Nel frattempo, i lavoratori degli impianti che producono pannelli solari devono essere protetti da queste sostanze pericolose. Ciò comporta salvaguardie controllate.
Secondo gli studi, durante il processo di produzione, le particelle di silicio vengono rilasciate nell'ambiente e causano silicosi in coloro che ne entrano in contatto. È stato dimostrato che gli individui esposti a particelle di silicio durante il processo di produzione possono sviluppare silicosi.
6. Pulizia dei semiconduttori
Le celle fotovoltaiche (PV) sono costituite da wafer semiconduttori che vengono puliti utilizzando sostanze chimiche tossiche. Questi sono costituiti da acido solforico e fluoridrico.
Per eliminare i danni e creare la struttura superficiale corretta, questo processo di pulizia è fondamentale. L'acido fluoridrico, d'altra parte, può corrodere i tessuti e decalcificare le ossa, rendendolo fatale per una persona non protetta. Deve essere maneggiato e smaltito con molta attenzione.
Poiché l’idrossido di sodio è più facile da maneggiare e smaltire e presenta meno rischi per la salute dei dipendenti, potrebbe essere un’opzione più sicura.
7. Inquinanti e rifiuti solari
Dato che i primi set di pannelli installati stanno iniziando solo ora a scadere, il problema del riciclaggio dei pannelli solari obsoleti non ha raccolto molta attenzione. La gestione dei pannelli fotovoltaici scaduti sta diventando una questione critica ora che la loro scadenza si avvicina.
Sebbene nei pannelli solari siano presenti piombo e cadmio, entrambi noti per causare il cancro, sono composti principalmente da vetro. Di conseguenza, ci sono preoccupazioni sulla sicurezza dei contaminanti. La rimozione delle impurità avrà un costo aggiuntivo per riciclare questi componenti.
Al momento i pannelli solari obsoleti vengono spesso smaltiti discariche poiché non possono essere facilmente riutilizzati. Poiché i pannelli contengono sostanze chimiche dannose, vi sono notevoli pericoli ambientali associati a questa tecnica.
L’acqua piovana ha il potenziale di scaricare e lavare via il cadmio, che poi penetra nel terreno e contamina l’ambiente circostante.
8. Rischi ambientali dell'attività mineraria
La maggior parte della tecnologia moderna utilizza minerali rari nella sua produzione. Allo stesso modo, i pannelli fotovoltaici utilizzano oltre 19 di questi minerali insoliti.
Si tratta di risorse limitate che vengono raccolte assiduamente in molti luoghi in tutto il mondo. Mentre le nazioni lavorano per aumentare la produzione di energia rinnovabile e soddisfare la domanda di tecnologia dei consumatori, c’è una domanda incredibilmente alta per questi minerali.
La ricerca indica che non ci sarà abbastanza indio, un componente utilizzato nei pannelli fotovoltaici, per soddisfare l’enorme domanda e alimentare questa rivoluzione verde.
Questi risultati sono allarmanti e l’impatto dell’attività mineraria li rende ancora più allarmanti. È stato dimostrato che l’attività mineraria provoca doline, la perdita di biodiversitàe l'avvelenamento dei corsi d'acqua vicini da parte di rifiuti metallici estremamente acidi.
9. Impatto ambientale del trasporto di pannelli solari
Emissioni legate ai trasporti dai pannelli solari rappresentano un ulteriore problema. Sebbene siano realizzati in tutto il mondo, i pannelli solari sono prodotti principalmente in Cina, Stati Uniti ed Europa. Inoltre, potrebbe essere necessario spedire parti di pannelli solari prodotti in una nazione in un’altra.
Onestamente, è difficile stimare l’esattezza impronta di carbonio associati ad ogni fase del processo produttivo di qualsiasi tipo di pannello solare. Gli effetti della produzione di pannelli solari sull’ambiente non sono stati ampiamente studiati o documentati.
Tuttavia, secondo i rapporti, il Coalizione per la trasparenza della ricerca sui materiali sta tentando di quantificare e divulgare l’impronta di carbonio dell’estrazione, della produzione e della spedizione di pannelli solari.
È interessante notare che la quantità di emissioni di carbonio generate durante la produzione di pannelli solari è di gran lunga inferiore a quella degli impianti energetici convenzionali e molto inferiore a quella degli impianti energetici convenzionali. estrazione del carbone, fracking, o trivellazione petrolifera.
Un problema comune con i pannelli solari, tuttavia, è ciò che accade loro dopo la loro durata di vita tipica di 25 anni, che va oltre la produzione.
Conclusione
Sebbene l’energia solare non sia perfetta, in generale ha un impatto ambientale e finanziario netto positivo.
Sì, l’estrazione e la produzione di pannelli solari richiedono enormi quantità di energia e sì, il processo prevede l’uso di sostanze chimiche. Tuttavia, contrariamente a quanto indicano i dati, questi due fatti indiscutibili non implicano che i pannelli solari abbiano un effetto netto negativo.
In meno di due anni l’energia utilizzata per produrre un pannello solare sarà recuperata. Anche considerando l’energia solare durante le fasi di produzione e lavorazione, le emissioni prodotte sono da 3 a 25 volte inferiori rispetto a quando la stessa quantità di energia viene prodotta utilizzando combustibili fossili.
l’utilizzo dell’energia solare comporta meno emissioni rispetto all’utilizzo di qualsiasi combustibile fossile, in particolare il carbone, il che la rende una tecnologia molto vantaggiosa.
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