W każdej danej godzinie, słońce wysyła w dół wystarczająco dużo energii w postaci energii, aby zasilić całą naszą planetę przez cały rok.1 A ponieważ NASA spodziewa się, że Słońce będzie w pobliżu przez kolejne 4,5 miliarda lat, Ziemia będzie cieszyć się dużą ilością światła słonecznego przez długi, długi, długi czas.
Ponieważ energia słoneczna może być szybko regenerowana i jest dosłownie zawsze dostępna, nie potrzebując eonów czasu na produkcję (witamy paliwa kopalne!), energia słoneczna jest odnawialna według każdej możliwej tradycyjnej definicji. W rzeczywistości, jest to najszybciej rozwijające się źródło energii odnawialnej na rynku pod względem akceptacji, technologii i zdolności generowania energii elektrycznej.2
Jednakże, niektórzy obrońcy środowiska i zrównoważonego rozwoju wyrażają obawy dotyczące ekspansji przemysłu energii słonecznej. W szczególności, mają oni zastrzeżenia do materiałów i procesów związanych z tworzeniem technologii paneli słonecznych wykorzystywanych do generowania energii elektrycznej.
Naszym celem w tym artykule jest udowodnienie, że energia słoneczna jest naprawdę energią odnawialną, stawiając czoła tym konstruktywnym krytykom. Ponieważ jeśli mamy zamiar walczyć ze zmianami klimatycznymi, zmniejszyć globalne ocieplenie i zredukować nasz ślad węglowy poprzez zmniejszenie naszej zależności od paliw kopalnych, przemysł solarny musi być zaangażowanym liderem.
Co to jest energia odnawialna?
Energia odnawialna to każde źródło energii, które może być szybko i w stały sposób uzupełniane.3 Niektóre definicje dodają zastrzeżenia, takie jak „w ciągu średniego czasu życia człowieka”, aby zwiększyć różnicę między energią odnawialną a paliwami kopalnymi, które mogą być uzupełniane tylko przez niezliczone tysiąclecia.4
Zielona energia jest podkategorią czystej energii i jest również najbardziej znana. Według Amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska, zielona energia zarówno pochodzi z naturalnych źródeł, jak i w niewielkim stopniu szkodzi naturze. Obejmuje ona energię wodną, biomasę, energię geotermalną, wiatrową i słoneczną.
Co to jest energia słoneczna?
Podaliśmy naszą preferowaną definicję energii słonecznej w naszym artykule „Co to jest energia słoneczna?”: każda energia elektryczna generowana przy użyciu słońca w jakimkolwiek stopniu może być uznana za energię słoneczną. Wszystko sprowadza się do tego, jak wykorzystać energię słoneczną – przesyłaną na Ziemię w postaci pakietów światła zwanych fotonami – do stworzenia energii elektrycznej, którą następnie wykorzystujemy do zasilania naszych domów i firm.
Dwa źródła energii słonecznej
Przemysł solarny opracował dwie metody przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną: ogniwa fotowoltaiczne i skoncentrowaną energię słoneczną5. Przyjrzyjmy się nieco każdej z tych metod, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób przyczyniają się one do uczynienia energii słonecznej odnawialną.
Ogniwa fotowoltaiczne
Najczęstsza forma energii słonecznej, te ogniwa słoneczne tworzą panele, które można zobaczyć przymocowane do dachów budynków mieszkalnych i komercyjnych. Kiedy fotony światła słonecznego docierają do paneli słonecznych, te półprzewodniki wykorzystują elektrony do tworzenia prądów elektrycznych.6 Dzięki tej technologii możesz zasilać swój dom lub firmę bezpośrednio, nie polegając wyłącznie na sieci elektrycznej.
Skoncentrowana energia słoneczna
Prawdopodobnie widziałeś wersję tej technologii, jeśli kiedykolwiek jechałeś przez zachodni Teksas i amerykański południowy zachód. W metodzie ekstrakcji poprzez elektrownię słoneczną, duże tablice skali luster zbierają, a następnie kierują promienie słoneczne do centralnej lokalizacji – stąd „koncentracja”. Stamtąd wysoce ukierunkowane światło słoneczne podgrzewa wodę, tworząc parę, która napędza turbiny wytwarzające energię elektryczną.7
W przypadku obu metod, energia słoneczna znajduje się zdecydowanie w obozie źródeł odnawialnych, ponieważ aktywnie wykorzystuje stałą obecność słońca w ciągu dnia. Światło słoneczne nieustannie się regeneruje – bez względu na to, jak deszczowo i pochmurno może być w Twojej okolicy danego dnia – co oznacza, że energia słoneczna zachęca nas do korzystania z mocy słońca, aby zasilać nasz świat.
Dwa główne zarzuty wobec energii słonecznej jako energii odnawialnej
Ponieważ proces tworzenia energii elektrycznej przez systemy słoneczne nie tworzy żadnych emisji w postaci gazów cieplarnianych, można by pomyśleć, że większość ludzi uważa energię słoneczną za naprawdę zieloną i przyjazną środowisku. I miałbyś rację. W większości przypadków. W rzeczywistości, niektórzy obrońcy środowiska wykazują zaniepokojenie procesami związanymi z tworzeniem paneli słonecznych.8 Słusznie martwią się, że wpływ na środowisko związany z rozwojem technologii może przeważyć nad korzyściami ekologicznymi energii słonecznej.
Chcemy zająć się tymi dwoma największymi problemami, ponieważ wierzymy, że systemy energii słonecznej są zarówno odnawialne, jak i stanowią przyszłość całego przemysłu energetycznego.9
Zbieranie materiałów
Panele słoneczne są konwencjonalnie wykonane z kwarcu, bardzo powszechnego minerału występującego w zegarkach, blatach domowych i architekturze przemysłowej na całym świecie. Po wydobyciu, substancja ta może być przekształcona w krzem używany do tworzenia półprzewodników w panelach słonecznych. Co oznacza, że jak więcej paneli słonecznych są tworzone, potrzebujemy więcej kwarcu.
Problemem jest to, że wydobycie kwarcu pociąga za sobą wiele z tych samych problemów ekologów z górnictwem w ogóle. Nie tylko niszczy otaczający teren, ale także zużywa dużo i dużo wody, a górnicy mogą zachorować na krzemicę z powodu zbyt dużej ekspozycji na pył krzemionkowy, który produkuje górnictwo. W odpowiedzi na to, firmy takie jak Chariot Energy przeszły na stosowanie piasku gęstego jak kwarc, aby zmniejszyć wpływ wydobycia.
Montaż paneli
Gdy masz już dostęp do krzemu bez ciężkiego wydobycia, nadal musisz stworzyć wysokiej jakości krzem zdolny do przechwytywania światła słonecznego z maksymalną wydajnością.10 Problem polega na tym, że historycznie proces tworzenia polikrzemu wytwarza czterochlorek krzemu. Ten produkt uboczny powoduje powstawanie szkodliwych oparów i zakwaszenie gleby.
Na szczęście przemysł energii słonecznej podjął wyzwanie zapewnienia, że ich technologia jest zrównoważona i ekologiczna. Opracowano procesy przekształcania czterochlorku krzemu w większą ilość polikrzemu. Ponadto, naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (część Departamentu Energii USA) badają sposoby opracowania polikrzemu i innych form silikonu, które mogą być wykorzystywane w panelach słonecznych bez konieczności tworzenia czterochlorku krzemu.4
Jeszcze jeden problem czeka nas przy tworzeniu paneli słonecznych jeszcze bardziej przyjaznych dla środowiska. Po uformowaniu polisilikonu w poszczególne panele słoneczne, kwas fluorowodorowy (i inne substancje chemiczne) jest używany do maksymalizacji absorpcji światła. Ale to nie ten proces formowania jest problemem – to potencjalne szkody dla środowiska, jeśli chemikalia nie są prawidłowo usuwane.
W odpowiedzi na te obawy, producenci paneli słonecznych przyjmują bezpieczniejsze alternatywy, takie jak wodorotlenek sodu (NaOH) i siarczek cynku. Celem jest zapewnienie, że technologia paneli słonecznych reprezentuje szczyt przemysłu energii odnawialnej poprzez uczynienie jej tak zieloną, jak to tylko możliwe na każdym etapie produktu.
Jak energia słoneczna może stać się jeszcze bardziej odnawialna i przyjazna środowisku
Na swoim korzeniu, technologia energii słonecznej chętnie i celowo przyjmuje założenia energii odnawialnej. Rozwijając technologię paneli słonecznych, które działają średnio przez 30 lat i zwracają koszty inwestycji w jednej trzeciej tego czasu, przemysł pokazuje swoje zaangażowanie w zrównoważone zasoby. I to dosłownie wykorzystuje słońce, najbardziej odnawialny z zasobów naturalnych naszej planety!
Ale zwolennicy energii słonecznej mogą zrobić jeszcze więcej, podejmując kilka prostych kroków, aby zapewnić, że będzie ona tak odpowiedzialna za środowisko, jak to tylko możliwe:
- Za każde drzewo przycięte lub usunięte w ramach projektu solarnego na dachu, zasadzić kolejne.
- Inwestuj w produkty przyjazne dla środowiska w biurach firm produkujących panele słoneczne.
- Zaangażuj się w aktywizm ekologiczny poza przemysłem energii słonecznej.
- Upewnij się, że wszystkie instalacje słoneczne na poziomie użyteczności publicznej zwracają uwagę na lokalne środowisko, tak aby rodzima flora i fauna nie ucierpiała.
Przemysł energii słonecznej musi dostosować swoje wysiłki do światowego ruchu ekologicznego, jeśli naprawdę chcemy coś zmienić, zwłaszcza w kwestii zmian klimatycznych i globalnego ocieplenia. Kryzys jest prawdziwy i nie możemy zwalczyć jego skutków bez opracowania długoterminowych rozwiązań, które odrzucą status quo paliw kopalnych.
Źródła:
https://www.nrel.gov/research/re-solar.html
https://www.ucsusa.org/resources/how-solar-energy-works
https://www.nrdc.org/stories/renewable-energy-clean-facts
https://www.irena.org/solar
https://www.irena.org/solar
https://www.seia.org/initiatives/about-solar-energy
https://www.seia.org/initiatives/concentrating-solar-power
https://www.eia.gov/energyexplained/solar/solar-energy-and-the-environment.php
https://www.nrel.gov/pv/silicon-materials-devices-rd.html
https://www.nrel.gov/pv/silicon-materials-devices-rd.html