9 ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

พูดง่ายๆ ก็คือ เรากำลังพูดถึงผลกระทบของ ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ เกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมเมื่อเราหารือเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานขนาดมหึมาที่เพิ่งถูกค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ มีทรัพยากรมากมายที่สามารถผลิตได้ ไฟฟ้าที่ยั่งยืน สะอาด และไม่ก่อมลพิษซึ่งหมายความว่าไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ภาวะโลกร้อน.

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาพบว่าพลังงานแสงอาทิตย์อาจถูกกักเก็บและเก็บไว้เพื่อใช้ทั่วโลก โดยหวังว่าจะเข้ามาแทนที่แหล่งพลังงานแบบเดิมในที่สุด เมื่อความสนใจของทุกคนเปลี่ยนไปสู่แหล่งพลังงานที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น พลังงานแสงอาทิตย์จึงมีความสำคัญมากขึ้น

ปัจจุบันพลังงานแสงอาทิตย์คิดเป็น 1.7% ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลก ทั้งเทคนิคการผลิตและวัสดุที่ใช้มีความก้าวหน้าอย่างมาก

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์

ก่อนที่พลังงานแสงอาทิตย์จะสามารถนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานสะอาดอย่างแท้จริงได้ อุปสรรคด้านสิ่งแวดล้อมบางประการยังจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขเสียก่อน ในหมู่พวกเขามี

• การใช้ที่ดิน
• การใช้น้ำ
• ผลกระทบต่อทรัพยากรน้ำ อากาศ และดิน
• วัตถุอันตราย
• การผลิตแผงโซลาร์เซลล์
• การทำความสะอาดเซมิคอนดักเตอร์
• มลพิษและขยะจากแสงอาทิตย์
• ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมของการทำเหมืองแร่
• ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของการขนส่งแผงโซลาร์เซลล์ 

1. การใช้ที่ดิน

การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในระดับสาธารณูปโภคขนาดใหญ่อาจทำให้เกิดความกังวล การสูญเสียที่อยู่อาศัย และ การเสื่อมสภาพของที่ดินขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาอยู่ที่ไหน พื้นที่ดินทั้งหมดที่ต้องการจะแตกต่างกันไปตามเทคโนโลยี ที่ตั้ง ภูมิประเทศ และความเข้มข้นของทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์

ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ระดับสาธารณูปโภคคาดว่าจะต้องการพื้นที่ระหว่าง 3.5 ถึง 10 เอเคอร์ต่อเมกะวัตต์ ในขณะที่สิ่งอำนวยความสะดวกของ CSP คาดว่าจะต้องการพื้นที่ระหว่าง 4 ถึง 16.5 เอเคอร์ต่อเมกะวัตต์

การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์มีโอกาสอยู่ร่วมกับการใช้ทางการเกษตรน้อยกว่าสิ่งอำนวยความสะดวกด้านลม อย่างไรก็ตาม ระบบสุริยะระดับสาธารณูปโภคสามารถลดผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมได้โดยการติดตั้งในพื้นที่ที่ไม่พึงปรารถนา เช่น ทุ่งสีน้ำตาล ที่ตั้งเหมืองเก่า หรือสายส่งและการจราจรที่มีอยู่

แผงโซลาร์เซลล์ PV ขนาดเล็กมีอิทธิพลต่อการใช้ที่ดินน้อยกว่า และสามารถติดตั้งบนที่อยู่อาศัยหรืออาคารพาณิชย์ได้

2. การใช้น้ำ

เซลล์แสงอาทิตย์สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องใช้น้ำ อย่างไรก็ตาม น้ำบางส่วนยังถูกใช้ในการผลิตส่วนประกอบพลังงานแสงอาทิตย์ PV เช่นเดียวกับในกระบวนการผลิตอื่นๆ

น้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการระบายความร้อนที่มีความเข้มข้น พืชพลังแสงอาทิตย์ (CSP) เช่นเดียวกับในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนอื่นๆ ประเภทของระบบทำความเย็น ที่ตั้งโรงงาน และการออกแบบโรงงาน ล้วนส่งผลต่อปริมาณน้ำที่ใช้

สำหรับการผลิตไฟฟ้าทุกๆ เมกะวัตต์-ชั่วโมง โรงงาน CSP ที่มีหอทำความเย็นและเทคโนโลยีหมุนเวียนแบบเปียกจะกำจัดน้ำ 600–650 แกลลอน เนื่องจากน้ำไม่สูญเสียไปในรูปของไอน้ำ สิ่งอำนวยความสะดวกของ CSP ที่ใช้เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบครั้งเดียวจึงมีระดับการดึงน้ำที่สูงกว่าแต่การใช้น้ำโดยรวมลดลง

ใช้น้ำน้อยลงเกือบ 90% ในโรงงาน CSP เมื่อใช้เทคโนโลยีทำความเย็นแบบแห้ง ประสิทธิภาพที่ลดลงและค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการประหยัดน้ำเหล่านี้ นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของเทคนิคการทำความเย็นแบบแห้งยังลดลงอย่างมากเมื่อเกิน 100 องศาฟาเรนไฮต์

3. ผลกระทบต่อทรัพยากรน้ำ อากาศ และดิน

การพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่จำเป็นต้องมีการแบ่งระดับและการแผ้วถาง ซึ่งเปลี่ยนเส้นทางระบายน้ำ ทำให้ดินแน่น และเพิ่มการกัดเซาะ

การใช้น้ำโดยระบบหอกลางเพื่อการทำความเย็นเป็นเรื่องที่น่ากังวลในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง เนื่องจากความต้องการน้ำที่เพิ่มขึ้นอาจสร้างความตึงเครียดให้กับอุปทานที่มีอยู่ และนำไปสู่การรั่วไหลของสารเคมีจากสิ่งอำนวยความสะดวกที่อาจ ปนเปื้อนน้ำใต้ดิน หรือบริเวณโดยรอบ

การสร้างโรงงานพลังงานแสงอาทิตย์อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อคุณภาพอากาศ เช่นเดียวกับการพัฒนาศูนย์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ อันตรายเหล่านี้รวมถึงการแพร่กระจายของโรคที่เกิดจากดินและการเพิ่มขึ้นของฝุ่นละอองในอากาศที่ปนเปื้อนแหล่งน้ำ

4. วัตถุอันตราย

สารประกอบอันตรายหลายชนิดถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ วัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้ในการทำความสะอาดและทำให้พื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์ สารเหล่านี้ได้แก่ กรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟูริก กรดไนตริก ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ 1,1,1-ไตรคลอโรอีเทน และอะซิโตน

ซึ่งเทียบได้กับที่ใช้ในธุรกิจเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป ชนิดของเซลล์ ระดับการทำความสะอาดที่ต้องการ และขนาดของเวเฟอร์ซิลิคอน ล้วนส่งผลต่อปริมาณและชนิดของสารเคมีที่ใช้

มีความกังวลเกี่ยวกับคนงานที่หายใจเอาฝุ่นซิลิกอนเข้าไป เพื่อป้องกันไม่ให้พนักงานสัมผัสกับสารเคมีที่เป็นพิษและเพื่อรับประกันว่าของเสียจากการผลิตจะถูกกำจัดอย่างเหมาะสม ผู้ผลิต PV จะต้องปฏิบัติตามกฎของสหรัฐอเมริกา

เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนทั่วไป เซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางมีส่วนประกอบที่เป็นอันตรายมากกว่าหลายชนิด เช่น แกลเลียมอาร์เซไนด์ แกลเลียมไดเซเลไนด์คอปเปอร์อินเดียม และแคดเมียมเทลลูไรด์ การจัดการและการกำจัดรายการเหล่านี้ไม่เพียงพออาจก่อให้เกิดความเสี่ยงที่สำคัญต่อสิ่งแวดล้อมหรือสุขภาพของประชาชน

ผู้ผลิตจึงมีแรงจูงใจทางการเงินเพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุที่มีค่าอย่างยิ่งและหายากเหล่านี้จะถูกรีไซเคิล แทนที่จะทิ้งไป

5. การผลิตแผงโซลาร์เซลล์

การผลิต แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ใช้ทรัพยากรจำนวนมาก รวมถึงวัสดุอุตสาหกรรม เชื้อเพลิงฟอสซิล และน้ำปริมาณมาก แหล่งพลังงานหลักที่ใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์คือถ่านหิน ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่สูงขึ้น

ในกระบวนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ มีการใช้ทั้งโซเดียมไฮดรอกไซด์และกรดไฮโดรฟลูออริก กฎเกณฑ์ที่เข้มงวดเกี่ยวกับการจัดการและการกำจัดน้ำเสียอันตรายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทั้งสองสิ่งนี้ ในระหว่างนี้ คนงานในโรงงานผลิตแผงโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากสารอันตรายเหล่านี้ สิ่งนี้รวมถึงการป้องกันที่ได้รับการควบคุม

จากการศึกษาวิจัยพบว่าในระหว่างกระบวนการผลิต อนุภาคซิลิคอนจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมและทำให้เกิดซิลิโคซิสในผู้ที่รู้ว่าสัมผัสกับอนุภาคเหล่านั้น ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าบุคคลที่สัมผัสกับอนุภาคซิลิกอนในระหว่างกระบวนการผลิตสามารถพัฒนาซิลิโคซิสได้

6. การทำความสะอาดเซมิคอนดักเตอร์

เซลล์แสงอาทิตย์ (PV) ทำจากเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำความสะอาดโดยใช้สารเคมีที่เป็นพิษ ซึ่งประกอบด้วยกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรฟลูออริก

เพื่อขจัดความเสียหายและสร้างพื้นผิวที่เหมาะสม กระบวนการทำความสะอาดนี้ถือเป็นสิ่งสำคัญ ในทางกลับกัน กรดไฮโดรฟลูออริกสามารถกัดกร่อนเนื้อเยื่อและสลายกระดูกได้ ส่งผลให้ผู้ที่ไม่ได้รับการป้องกันเสียชีวิตได้ จะต้องได้รับการจัดการและกำจัดอย่างระมัดระวัง

เนื่องจากโซเดียมไฮดรอกไซด์จัดการและกำจัดได้ง่ายกว่าและมีความเสี่ยงต่อสุขภาพของพนักงานน้อยกว่า จึงอาจเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่า

7. มลพิษและขยะจากแสงอาทิตย์

เนื่องจากแผงที่ติดตั้งสองสามชุดแรกเพิ่งจะเริ่มหมดอายุ ปัญหาในการรีไซเคิลแผงโซลาร์เซลล์ที่ล้าสมัยจึงไม่ได้รับความสนใจมากนัก การจัดการแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่หมดอายุกำลังกลายเป็นปัญหาสำคัญในขณะนี้ซึ่งกำลังใกล้จะหมดอายุ

แม้ว่าตะกั่วและแคดเมียมจะมีอยู่ในแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ทราบกันว่าก่อให้เกิดมะเร็ง แต่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแก้ว ส่งผลให้มีความกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยของสารปนเปื้อน การกำจัดสิ่งเจือปนจะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมในการรีไซเคิลส่วนประกอบเหล่านี้

ในปัจจุบัน แผงโซลาร์เซลล์ที่ล้าสมัยมักถูกกำจัดทิ้งอยู่บ่อยครั้ง หลุมฝังกลบ เนื่องจากไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่าย เนื่องจากแผงมีสารเคมีที่เป็นอันตราย จึงมีอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับเทคนิคนี้

น้ำฝนมีศักยภาพที่จะระบายและชะล้างแคดเมียมออกไป ซึ่งจะซึมลงดินและปนเปื้อนสิ่งแวดล้อมโดยรอบ

8. ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมของการทำเหมืองแร่

เทคโนโลยีสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้แร่ธาตุหายากในการผลิต ในทำนองเดียวกัน แผงเซลล์แสงอาทิตย์ใช้ประโยชน์จากแร่ธาตุที่ไม่ธรรมดาเหล่านี้มากกว่า 19 ชนิด

สิ่งเหล่านี้เป็นทรัพยากรที่มีจำกัดซึ่งถูกเก็บเกี่ยวอย่างอุตสาหะในหลายพื้นที่ทั่วโลก ในขณะที่ประเทศต่างๆ ทำงานเพื่อเพิ่มการผลิตพลังงานทดแทนและตอบสนองความต้องการด้านเทคโนโลยีของผู้บริโภค ความต้องการแร่ธาตุเหล่านี้จึงสูงอย่างไม่น่าเชื่อ

การวิจัยระบุว่าอินเดียมซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ใช้ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไม่เพียงพอต่อความต้องการอันมหาศาลและกระตุ้นให้เกิดการปฏิวัติเขียวครั้งนี้

ผลลัพธ์เหล่านี้น่าตกใจ และผลกระทบของการขุดยิ่งทำให้เป็นเช่นนั้นมากขึ้นไปอีก มีการแสดงให้เห็นว่าการขุดทำให้เกิดหลุมยุบ การสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพและความเป็นพิษของกระแสน้ำที่อยู่ใกล้เคียงจากของเสียที่เป็นโลหะที่เป็นกรดอย่างยิ่ง

9. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการขนส่งแผงโซลาร์เซลล์ 

การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับการขนส่ง จากแผงโซลาร์เซลล์ยังก่อให้เกิดปัญหาเพิ่มเติม แม้ว่าแผงโซลาร์เซลล์จะผลิตทั่วโลก แต่ส่วนใหญ่ผลิตในจีน สหรัฐอเมริกา และยุโรป นอกจากนี้ ชิ้นส่วนสำหรับแผงโซลาร์เซลล์ที่ผลิตในประเทศหนึ่งอาจจำเป็นต้องจัดส่งไปยังอีกประเทศหนึ่งด้วย

จริงๆ แล้ว การประมาณค่าที่แม่นยำนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทาย รอยเท้าคาร์บอน ที่เกี่ยวข้องกับแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ชนิดต่างๆ ผลกระทบของการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ต่อสิ่งแวดล้อมยังไม่ได้รับการศึกษาหรือจัดทำเป็นเอกสารอย่างกว้างขวาง

อย่างไรก็ตาม ตามรายงาน แนวร่วมด้านความโปร่งใสในการวิจัยวัสดุ กำลังพยายามหาปริมาณและเปิดเผยรอยเท้าคาร์บอนของการทำเหมือง การผลิต และการขนส่งแผงโซลาร์เซลล์

เป็นที่น่าสังเกตว่าปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตแผงโซลาร์เซลล์นั้นต่ำกว่าปริมาณการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วไปและต่ำกว่าปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาก การทำเหมืองถ่านหิน, fracking,หรือ การขุดเจาะน้ำมัน.

อย่างไรก็ตาม ปัญหาทั่วไปเกี่ยวกับแผงโซลาร์เซลล์คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับแผงโซลาร์เซลล์หลังจากอายุการใช้งานปกติ 25 ปี ซึ่งเกินกว่าผลผลิตที่ได้

สรุป

แม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะไม่สมบูรณ์แบบ แต่โดยทั่วไปแล้ว พลังงานแสงอาทิตย์ก็มีผลกระทบเชิงบวกต่อสิ่งแวดล้อมและทางการเงินสุทธิ

ใช่ การทำเหมืองแร่และการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ใช้พลังงานปริมาณมหาศาล และใช่ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้สารเคมี อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงที่เถียงไม่ได้ทั้งสองข้อนี้ตรงกันข้ามกับข้อมูลที่ระบุ ไม่ได้หมายความว่าแผงโซลาร์เซลล์จะมีผลกระทบเชิงลบสุทธิ

ภายในเวลาไม่ถึงสองปี พลังงานที่ใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ แม้ว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะได้รับการพิจารณาในระหว่างขั้นตอนการผลิตและการแปรรูป แต่การปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นก็ยังต่ำกว่าการผลิตพลังงานในปริมาณเท่ากันโดยใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลถึง 3-25 เท่า 

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล โดยเฉพาะถ่านหิน ซึ่งทำให้เป็นเทคโนโลยีที่ได้เปรียบมาก

แนะนำ

• จัดการกับปัญหาไฟฟ้าดับด้วยโซลูชั่นพลังงานแสงอาทิตย์แบบพกพา
  .
• ในขณะที่พลังงานแสงอาทิตย์เติบโตอย่างต่อเนื่อง คุณสามารถคาดหวังได้จากทุกที่
  .
• สิ่งจูงใจด้านพลังงานทดแทนทำงานอย่างไร?
  .
• 13 ผลกระทบสิ่งแวดล้อมของเกษตรอุตสาหกรรม
  .
• ควบคุมดวงอาทิตย์ ลม และคลื่น: บทบาทของพลังงานหมุนเวียนในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ