Почему электроэнергию получаемую с помощью солнечных батарей называют экологически чистой реш

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

Экологические проблемы энергетического обеспечения. Как их решают солнечные батареи?

На протяжении всей истории своего существования человечество было занято поиском возобновляемых источников энергии. Безусловно, солнечные батареи, гидроэлектростанции, электростанции, использующие энергию морских приливов и т.п. – порождение научно-технического прогресса последних пары веков. Это вовсе не означает, что пытливые умы изобретателей за тысячелетия до нас не обращались к природным явлениям с целью извлечения и постановки на службу человеку заложенной в них колоссальной энергии. Правда, мотивация во все времена была разной.

Что такое возобновляемые природные источники энергии? Энергия солнца

Источниками такой энергии являются стихии, которые человек довольно рано научился ставить себе на службу. Главные из них:

Первый древний инженер, понявший, что подача воды на засушливые участки полей может осуществляться не только вручную самим человеком или с применением мышечной силы вращающего ворот ослика, но силой самой бегущей в реке воды, был не менее гениален, чем изобретатель колеса. Способ столь же экологичный, как и первые два, однако намного более удобный и производительный. А главное, сила движущейся воды была величиной гораздо более постоянной и относительно предсказуемой.

Примерно тем же путём шли создатели первых ветряных мельниц. А весь существующий в мире более-менее габаритный флот вплоть до XIX века плавал, используя в качестве движущей силы исключительно энергию ветра. Если не считать, конечно, крайне непроизводительной, примитивной и бесчеловечной эксплуатации рабов на галерах. Следует заметить, что воздух с незапамятных времён служил человеку не только в виде ветра. История создания и применения воздушных шаров уходит своими корнями в глубокую древность. Свидетельства этого находят в самых разных уголках планеты – от Китая до Южной Америки. Правда, чтобы воздух обрёл силу, способную поднять вверх приличный груз, его нужно нагреть, то есть, нужна, как минимум, горелка. А это уже источник энергии совсем другого типа, речь о котором пойдёт ниже.

К ветру обращали свой взор древние изобретатели в землях, где дули постоянные и сильные ветры, к воде – в прибрежных районах рек и озёр, что логично. На что же должны были в первую очередь обратить своё внимание жители жарких стран с засушливым климатом, ландшафт которых представлял собой огромные безводные пространства и песчаные пустыни? Дефицитная вода в таких регионах никак не могла рассматриваться в качестве доступного и бесплатного источника энергии. От ветра в пустыне больше проблем, чем пользы. Единственное, что получал житель пустыни в неограниченном количестве – это солнце.

С использованием солнца человеком дела обстоят сложнее всего. Что касается древней истории, тут больше загадок и фантастических гипотез, чем проверенных фактов. Тем не менее, стоит упомянуть некоторые из них. Разумеется, когда речь заходит о древних цивилизациях, поклонявшихся солнцу и пытавшихся использовать его энергию в практических целях, первое, что приходит на ум – Древний Египет. К тому же, эта цивилизация изучена сегодня значительно лучше других.

Имеется мнение, что особой формы стёкла, прозрачные минералы и зеркала, преломляющие солнечный свет, применялись египтянами уже несколько тысячелетий назад не только для освещения помещений глубоко под землёй, но и при добывании огня. Существует также фантастическая гипотеза, предполагающая, что египетские пирамиды – ни что иное, как гигантские солнечные батареи или даже целые электростанции, работавшие на солнечной энергии по технологиям, давно утраченным. И это, в общем, не лишено логики. Если и был смысл в древности создавать солнечные электростанции, то Египет был для этого идеальным местом.

В широком смысле, солнце является источником почти любой энергии на нашей планете. Если исчезнет Солнце, органические формы жизни и природные явления, на мёртвой планете всё-таки остается хотя бы один источник энергии – атомной. Только использовать его будет некому.

Невозобновляемые источники энергии и связанные с их использованием экологические проблемы

Со временем при выборе источника тепла и света в главу угла людьми всё чаще начинал ставиться экономический аспект – вода и ветер были бесплатными, и это было важно. Однако низкий уровень технического развития вплоть до изобретения электричества делал их пригодными далеко не для всех целей, да и КПД их был достаточно низким. Люди всегда обращались к природе в поисках и других источников энергии.

Намного раньше попыток приручить воду и ветер человечество научилось добывать огонь. Это была первая научно-техническая революция в истории, и произошла она много тысяч лет назад. Огонь решал множество проблем, стоявших перед древним человеком – от защиты жилища и приготовлении пищи до обогрева помещения, особенно актуального в условиях сурового климата высоких северных и южных широт. Довольно рано люди научились применять огонь и как оружие.

Но для добычи и поддержания огня требовалось топливо. И топливо не было возобновляемым ресурсом, подобно ветру или воде. С самого начала его использования люди столкнулись с рядом проблем, которые с течением времени не только не были решены, но разрослись до катастрофических масштабов. Проблем таких множество, однако глобальных, регулярно приводящих к энергетическим кризисам и грозящих уничтожением самому человечеству, всего две:

• собственно невозобновляемость, а в последнее время и истощение самих источников;
• серьёзные экологические проблемы, связанные с их использованием.

Сегодня главными видами топлива являются:

• дерево в той или иной форме и близкие к нему горючие материалы;
• уголь:
• нефть;
• газ;
• ядерное топливо.

Практически все они являются также источником бесконечных экологических проблем. Кроме того, уже очевидно, что большинство из них на протяжении XX века использовалось столь энергично, что момент их полного истощения – вопрос времени, причём настолько близкого, что в большинстве случаев оно поддаётся вычислению. Что же касается относительно новой атомной энергетики, здесь проблемы, связанные с недостаточной изученностью данной сферы и, как следствие, невозможностью полного контроля над процессами распада атомного ядра, настолько велики, что польза от её применения пока едва оправдывает все возникающие при этом риски. Несколько крупномасштабных техногенных катастроф, связанных с атомными электростанциями (Фукусима, Чернобыль) лишнее тому подтверждение.

Другой масштабной экологической проблемой является загрязнение окружающей среды. Началось оно с первым костром, разожженным человеком, добывшим огонь от сожженного молнией дерева. Безусловно, ущерб от дыма и нагревания атмосферы в результате подобной человеческой деятельности сотни тысяч лет оставался настолько ничтожным на фоне мощных природных катаклизмов вроде извержений вулканов или лесных пожаров, что говорить о вреде, наносимом природе, никому не пришло бы в голову. Поэтому первую тревогу, связанную с интенсивным использованием древесины, люди забили по двум другим причинам:

• истощение её источников и необходимость поиска альтернативы;
• масштабная гибель лесов, ведущая не просто к потере топлива, но и к системной природной катастрофе – гибели животных, иссушению источников воды и выветриванию почв.

Чуть позднее древесины люди научились использовать полезные ископаемые, залегающие в недрах земли – уголь, а затем — нефть и газ. Масштабы загрязнения увеличились в разы и люди, наконец, начали его замечать. Кроме того, не только использование, но и сама добыча новых энергоносителей стала наносить вред окружающей природе и здоровью работающих в этой области людей. О том, что и эти источники когда-нибудь тоже закончатся, вначале никто не думал. Впервые гром грянул лишь в XX веке, когда стало понятно, что запасов угля, нефти и газа тоже скоро будет не хватать. Мировую энергетическую систему один за другим начали сотрясать масштабные энергетические кризисы, когда предложение на рынке энергоносителей стало сильно отставать от спроса на них.

Другая беда пришла с неожиданной стороны. Оказалось, что, кроме загрязнения природы, продукты деятельности человечества несут также необратимые изменения климата на всей планете. И немалую роль в этом играют выбросы тепловых электростанций, использование горючего транспортом, дымящие фабрики и заводы. На земле нет человека, не слыхавшего про так называемый парниковый эффект и грозящие в связи с ним катастрофы – глобальное потепление, фатальное поднятие уровня мирового океана, наводнения, потеря источников пресной воды. Многое делается для приостановки процесса, но пока адекватного решения этой проблемы учёными не найдено.

Альтернативные виды энергии. Солнечные батареи и экологическая безопасность

Когда говорят об альтернативных видах энергии, имеется в виду, как правило, атомная энергетика. Мирный атом – величайшее достижение человечества. Однако именно с точки зрения экологической безопасности тут не всё так просто. Строительство атомных электростанций сегодня уже не является чем-то экзотическим ни в одной части света – их строят повсеместно. И когда строительство, а затем эксплуатация объектов повышенной ядерной опасности происходит в штатном режиме, с соблюдением всех мер предосторожности, ущерба окружающей среде такие установки наносят на порядок меньше, чем электростанции и производства, работающие на традиционных видах топлива. Беда в том, что аварии, неизбежные в любой сфере деятельности человека, здесь также не сопоставимы по своим разрушительным масштабам с авариями на других предприятиях. Многие считают, что, не смотря ни на что, за атомной энергетикой будущее.

Те, кто так не считает, ищут альтернативу. И тут человечество снова обращается к своим первым опытам в приручении природных стихий – ветра, воды и солнечного света. Вода в энергетике применяется давно в гидроэлектростанциях. Позднее появились электростанции, использующие энергию морских приливов. Ветряные установки тоже вносят свой небольшой вклад в энергоснабжение местностей с преобладанием сильных ветров. Их недостаток – высокая непредсказуемость этого источника.

Особый интерес в этом плане представляет собой солнечная батарея, для работы которой, благодаря современным технологиям, сейчас даже не требуется прямого попадания солнечных лучей. Широкое распространение получили солнечные батареи, которые используются в различных бытовых приспособлениях – светильниках, часах, калькуляторах и т.п. Использование освещения на солнечных батареях – отличное решение для уличных фонарей в городах, освещения дачных участков.

Более масштабное использование солнечных батарей (например, для полного энергообеспечения жилого дома) пока довольно дорого и применяется чаще в экспериментальных целях, однако в будущем неизбежно появление более экономных вариантов солнечных панелей, которые сделают применение солнечных батарей полноценной альтернативой использованию традиционного электричества. К тому же они уже сейчас незаменимы в местностях, где недоступно подключение к линиям электропередач. Нужно ли говорить, что использование такой естественной для нашей планеты энергии как солнечная, явилось бы идеальным решением большинства стоящих сегодня перед энергетикой проблем – и экологических и связанных с истощением источников энергоносителей.

Источник