Wpływ instalacji fotowoltaicznych na środowisko

Wpływ instalacji fotowoltaicznych na środowisko

       Moduły fotowoltaiczne na etapie eksploatacji są przyjazne dla środowiska, nie emitują żadnych szkodliwych substancji. Jeśli chodzi o proces produkcji wykorzystywane są szkodliwe substancje. Produkcja ogniw słonecznych szczególnie tych na bazie krzemu wymaga również bardzo dużych nakładów energii pochodzącej głownie ze spalania paliw kopalnianych. Z przywoływanego w wielu publikacjach raporcie Global Climate & Enegry Project w Stanford University z kwietnia 2013 roku wynika, że globalnie producenci modułów słonecznych zużywają więcej energii do ich wytworzenia niż one same są w stanie wyprodukować a odwrócenie tego trendu ma nastąpić w 2020 roku. Oczywiście same takie obliczenia są bardzo szacunkowe gdyż to ile moduł wygeneruje energii zależy głównie od miejsca gdzie zostanie zamontowany oraz jaką potencjalną energie zastępuję.

       Jeśli energia wyprodukowana z instalacji fotowoltaicznej ma np. zastąpić energie pozyskiwaną z turbin wodnych,  można powiedzieć, że proces ten będzie miał negatywny wpływ na środowisko. W Polsce energia elektryczna dla gospodarstw domowych pochodzi głownie ze spalania węgla. Na stronie Krajowego Ośrodka Bilansowania  i Zarządzania Emisjami jest opublikowany dokument z grudnia 2018 roku o tytule „Wskaźniki emisyjności CO2, SO2, NOx, CO i pyłu całkowitego dla energii elektrycznej”. Wynika z niego, że emisja CO2 w procesie produkcji 1 MWh energii elektrycznej dla odbiorcy końcowego wynosi 778 kg.  Obecnie narzucone standardy w niektórych krajach Unii Europejskiej przewidują, że na produkcje modułów o mocy 1 kWp przypada nie większa emisja niż 400 kg ekwiwalentu CO2. Należy tu zauważyć, ze do produkcji modułów cienkowarstwowych potrzeba o połowę mniej energii niż w przypadku modułów na bazie krzemu.  Przy krajowych warunkach nasłonecznienia 1kWp instalacji fotowoltaicznej wyprodukuje przez 20 swojej żywotności około 20 MWh. Można zatem przyjąć w uproszczeniu, że 1 kWh energii wyprodukowanej w instalacji PV powoduję emisję 0.02 kg CO2.   Energia wyprodukowana przez mikrogeneratory fotowoltaiczne i zużyta na potrzeby domu jednorodzinnego w Polsce zastępuję energię której produkcja emituje 0,78 kg/kWh CO2, odejmując ilość którą wnosi do atmosfery 0,02 kg/kWh CO2 każda kilowatogodzina ogranicza emisje gazów cieplarnianych o 0,76 kg ekwiwalentu CO2.

       Wraz z bardzo szybkim wzrostem sprzedaży ogniw słonecznych istotną kwestią ich wpływu na środowisko będzie miała utylizacja oraz proces recyklingu. Szczególnie istotne jest tu ponowne wykorzystanie zawartych materiałów gdyż proces produkcji i utylizacji wymaga użycia nieprzyjaznych dla środowiska substancji takich jak: CdTe, GaAs, SiH4, SiHCl2.  Krzem jest bardzo łatwy w recyklingu, z modułów można odzyskać również aluminium i metale żelazne. Najtrudniejsze jest oddzielenie poszczególnych warstw syntetycznych dlatego wprowadzane są nowe technologie na etapie produkcji które w przyszłości mają ułatwić proces recyklingu.  Odzyskane materiały pozwalają na ponad 50% oszczędności energii związanych z produkcja nowego urządzenia z ogniwami zbudowanymi z krzemu krystalicznego. Znacznie więcej toksycznych substancji jest zawartych w panelach cienkowarstwowych dlatego w procesie ich odzyskiwania oprócz oszczędności ważne jest aby po wyeksploatowaniu nie wprowadzać ich  do środowiska. W ich przypadku jedną z metod recyklingu jest mielenie na drobne elementy poniżej 5mm a następnie w procesach chemicznych oddzielanie warstw oraz wytrącanie składników metalicznych. Obecne metody pozwalają na odzyskaniu od 80-98% różnych substancji nadających się do ponownego wykorzystania komercyjnego.

       Energia pochodząca z odnawialnych źródeł energii często jest nazywana „zieloną energią”. W stworzonym przez Fundację Aeris Futuro kalkulatorze CO2 można obliczyć tzw. ślad klimatyczny. Dzięki niemu można obliczyć ile drzew jest potrzebnych aby ograniczyć emisję CO2. Wynika z niego, że jedno drzewo w ciągu roku pochłania 7,5 kg.

rys.  Ilość pochłanianego CO2 przez drzewa. „Pismo Ekologów” nr 4 (218) / 2006

 

Dzięki tym danym można oszacować, że 1 kWp zainstalowanej mocy w Polsce ogranicza 760 kg CO2 więc tyle samo co 101 drzew.

inż. Bartosz Zaręba

Wróć