Nasza planeta jest narażona na wiele niebezpieczeństw, zwłaszcza od XIX wieku, kiedy eksploatujemy Ziemię ponad wszelki umiar. Od niedawno zaczęto głośno mówić o polityce zrównoważonego rozwoju czy potrzebie przedefiniowania zasad pozyskiwania energii, źródeł naturalnych czy wykorzystywania przestrzeni.
Instalacja paneli fotowoltaicznych w swoim domu lub przedsiębiorstwie jest małą, ale znaczącą cegiełką w kontekście ochrony środowiska. Energia słoneczna jest coraz częściej produkowana, nie tylko przez gospodarstwa domowe, ale również firmy. Widok instalacji i farm fotowoltaicznych już chyba nikogo nie dziwi. Wynika to z korzyści, które płyną z eksploatacji takich systemów.
Przede wszystkim jest to generowanie wymiernych oszczędności. Instalacja fotowoltaiczna znacznie redukuje rachunki za prąd. W czasach, gdy przewidywane są wzrosty cen energii elektrycznej dystrybuowanej przez operatorów, jest to idealne rozwiązanie w celu uzyskania niezależności energetycznej.
Drugim czynnikiem przemawiającym na korzyść tej instalacji jest jej wpływ na ekologię. Należymy do pokolenia, które zapisze się na kartach historii, jako najbardziej zanieczyszczające środowisko, zatem fotowoltaika jest środkiem do zmniejszenia emisji szkodliwych substancji i wytwarzania czystej energii.
Ile energii potrzeba zużyć, a ile CO2 wyemitować, by wyprodukować elektrownię słoneczną ?
Dla osób, dla których ważne są aspekty ochrony środowiska, to pytanie spędza sen z powiek.
Czy zasoby ziemi (energia z paliw kopalnych, pierwiastki ziem rzadkich) jakie należy zużyć, aby
wyprodukować system fotowoltaiczny nie są wyższe, niż późniejszy uzysk z funkcjonowania tego
systemu w postaci wyprodukowanej ekologicznej energii, czy zaoszczędzonej emisji dwutlenku
węgla? Ekologiczność systemu rozpatruje się uwzględniając dwa podejścia.
• Ile energii trzeba zużyć, aby wyprodukować, zainstalować i eksploatować system
fotowoltaiczny, w stosunku do energii jaka uzyska się w trakcie pracy systemu;
• Ile dwutlenku węgla trzeba wyemitować, aby wyprodukować, zainstalować i eksploatować
system fotowoltaiczny oraz ile zaoszczędzi się na emisji dwutlenku węgla (CO2) produkując
energię elektryczną przez system fotowoltaiczny w trakcie jego okresu pracy.
Ilość energii zużytej i ilość dwutlenku węgla wyemitowanego na wyprodukowanie systemu
niewątpliwie zależy od przyjętej technologii produkcji. Z kolei ilość wyprodukowanej energii mocno
zależy od lokalizacji, w tym przypadku głównie chodzi o szerokość geograficzną, w której system ten
jest zainstalowany.
Z analizy badań naukowych, które zostały przeprowadzone na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat,
jednoznacznie wynika, że dla obszaru o małym nasłonecznieniu do których zalicza się Polska, oraz
technologii krzemu krystalicznego, energia zużyta na wyprodukowanie systemu zwraca się dla
systemów posadowionych na dachu po ok. 5 latach. Zatem od 6 roku eksploatacji system produkuje
całkowicie czystą ekologiczną energię. Przyjmując , że średnio system taki jest eksploatowany przez
25 lat oznacza to, że tą całkowicie czystą energię system produkuje przez 80% swojego czasu pracy.
Co dzieje się po zakończeniu pracy systemu ? System podlega recyklingowi, z ogniw odzyskuje się
krzem oraz ewentualnie inne pierwiastki, aluminiowe ramy i elementy metalowe, które będą mogły
być przeznaczone na budowę kolejnego systemu fotowoltaicznego.
Produkcja energii elektrycznej z elektrowni słonecznej jest jedną z najbardziej ekologicznych metod
produkcji energii elektrycznej znanej obecnie ludzkości.
Dlaczego instalacja fotowoltaiczna jest ekologiczna?
Słońce jest niewyczerpanym zasobem energii, dzięki której możemy generować elektryczność. Bez toksycznych zanieczyszczeń czy negatywnego wpływu na globalne ocieplenie, możemy wytworzyć niezbędne nam zasoby, a nawet magazynować lub sprzedawać nadwyżki. Z
pewnością systemy energii słonecznej oferują znaczne więcej korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi źródłami energii. Czy energia fotowoltaiczna jest czystą formą wytwarzania energii elektrycznej bez żadnego wpływu na środowisko? Jak wskazało American National
Renewable Energy Laboratory (NREL) ,,(…) oprócz bezpośrednich emisji, musimy rozważyć technologie odnawialne z punktu widzenia całego cyklu życia produktu. W tym sensie energia słoneczna ma znaczący i wielowymiarowy wpływ na środowisko w fazie budowy, instalacji i
likwidacji’’.
Wydajność instalacji fotowoltaicznej zależy od wielu czynników. Składa się na to m.in. lokalizacja instalacji czy też nachylenie i orientacja paneli fotowoltaicznych. Można przyjąć uśrednioną wartość 1000 kWh energii elektrycznej wytworzonej z 1 kWp instalacji fotowoltaicznej w ciągu roku.
Emisja dwutlenku węgla z każdej 1 kWh energii wytworzonej za pomocą systemu PV to ok. 50g. Jest to prawie dziesięciokrotnie niższa emisja, niż w przypadku paliw gazowych i dwudziestokrotnie niż dla paliw węglowych. Znając uzyski energetyczne posiadanej instalacji, bardzo łatwo policzyć ile dwutlenku węgla oszczędziliśmy środowisku.
Fotowoltaika kiedyś.
Kiedyś produkcja paneli fotowoltaicznych miała znaczący ślad węglowy i tworzyła szereg płynnych i gazowych produktów ubocznych, które nie są szczególnie przyjazne środowisku.
Występowała ekstrakcja kwarcu, krystalicznej formy krzemu i innych materiałów niezbędnych do budowy paneli. Do produkcji metalurgicznego krzemu potrzebne były ogromne piece i bardzo wysokie temperatury, co nierozerwalnie łączyło się z produkcją dużych ilości dwutlenku węgla i
siarczku. Dodatkowo proces chemiczny niezbędny do otrzymania polikrystalicznego krzemu zachodził w reakcji kwasu chlorowodorowego z wodorem, co prowadziło do powstania tetrachlorku krzemu, który należy utylizować z wielką rozwagą.
Jak wygląda to dziś?
Zaawansowane procesy wytwórcze znacząco zmniejszyły produkcję substancji toksycznych, m.in.. dzięki powtórnemu przetwarzaniu w celu ekstrakcji krzemu o wysokiej czystości przy niższych kosztach, zmniejszając tym samym energię potrzebną do wydobycia nowego surowca.
Kraje zachodnie rozwijają technologie, które mogą zmniejszyć wpływ tego rodzaju produkcji na środowisko, większość paneli, zmontowanych jeszcze kilka lat temu, była wytwarzana przy użyciu przestarzałych technologii. Tego rodzaju działania nie mają globalnie negatywnego wpływu,
natomiast lokalnie stanowią ogromne zagrożenie dla okolicznej flory i fauny.
Połowa światowej produkcji paneli fotowoltaicznych odbywa się w Chinach. Szacuje się, że panel słoneczny potrzebuje ok. 6 miesięcy na wytworzenie energii potrzebnej do usunięcia dwutlenku węgla, która została wyemitowana podczas jego wytwarzania. Ten aspekt zależy jednak głównie od miejsca produkcji. W Chinach znaczna część energii jest wytwarzana z paliw kopalnych, więc ślad węglowy przy wytwarzaniu elektryczności jest dwa razy większy, niż w Stanach Zjednoczonych. Biorąc pod uwagę inne czynniki: transport i logistyka niezbędne do eksportu, oraz fakt, że Chiny są największym światowym producentem, po zainstalowaniu paneli na dachu domu położonego, w którymś z europejskich miast potrzeba ok roku, aby zlikwidować ślad węglowy niezbędny do wyprodukowania instalacji.
Co z przyszłością fotowoltaiki?
Oficjalnie żywotność paneli słonecznych wynosi ok. 30 lat, w przypadku ich
wyeksploatowania należy je traktować jako odpad specjalny ze względu na zawierające się w nich substancje toksyczne: miedź, ołów, gal, selen, ind, kadm i tellur. Recykling tych metali nie jest łatwym procesem, w głównej mierze dlatego, że substancje są potencjalnie niebezpieczne dla zdrowia. Mimo to stanowią niewielki problem w porównaniu z najbardziej niebezpiecznymi, tj. szkło, polimery i aluminium.
Fotowoltaika konsumencka jest stosunkowo nowym rozwiązaniem, obecnie musimy stawić czoła takiemu problemowi jak rozwój branży recyklingu fotowoltaiki, która może przekształcić te odpady w zasoby.
Właściwy recykling jest podstawą do produkcji materiałów w łańcuchach produkcyjnych w tym, łańcuchach paneli fotowoltaicznych. Rozwój rynku używanych paneli może być interesujący, szczególnie w krajach rozwijających się, w których siła nabywcza jest ograniczona. Za kilka lat może okazać się to idealnym rozwiązaniem dla firm, które dziś zajmują się instalacjami fotowoltaicznymi.
Podsumowanie!
Pozyskiwanie energii ze słońca oznacza przede wszystkim niższą emisję dwutlenku węgla. Zatem im więcej niezależnych, małych elektrowni instalowanych przez prosumentów, tym mniej standardowych zasobów trzeba przetworzyć na prąd płynący do powszechnej sieci. Słońce jest wyjątkowym źródłem energii, a ze względu na rosnącą liczbę instalacji paneli fotowoltaicznych nie będzie ubywał. Warto zatem przemyśleć rozwiązanie, które nie tylko przynosi korzyści ekonomiczne, ale przede wszystkim pomaga chronić Ziemię, ludzkość, zwierzęta i roślinność przed toksycznymi skutkami, płynącymi z innych metody pozyskiwania energii. Mamy możliwość wykorzystać promienie, które i tak padają w kierunku naszej planety.