Czy moduły fotowoltaiczne są przyjazne środowisku? Emisja CO2 w produkcji i recyklingu
Czy panele fotowoltaiczne są przyjazne środowisku? Krótko mówiąc, tak, są. Szczególnie w porównaniu do alternatyw.
Mówiąc nieco dłużej…
Dawid Kaczmarczyk
Czy moduły PV są przyjazne środowisku?
Moduły fotowoltaiczne ze względu na wykorzystanie energii słonecznej nie wytwarzają dwutlenku węgla ani żadnych innych szkodliwych gazów w czasie ich eksploatacji. Niektórzy wskazują, że takie związki są emitowane oraz używane przy produkcji modułów, oraz podczas ich utylizacji. To prawda.
Jednakże moduły słoneczne spłacają swój węglowy dług, czego nie można powiedzieć ani o elektrowniach węglowych, ani gazowych. Tego typu instalacje ciągle ten dług powiększają.
Jak znaczącą jest to różnica? Sprawdźmy dane opublikowane przez amerykański instytut NREL.
Ile CO2 jest generowane podczas wytwarzania i utylizacji modułów fotowoltaicznych?
Istnieje wiele opublikowanych naukowych badań dotyczących oceny ilości wytwarzanych gazów cieplarnianych z elektrowni różnego typu. NREL (National Renewable Energy Laboratory) w projekcie Life Cycle Assessment Harmonization (zharmonizowane wyniki środowiskowej oceny cyklu życia) uwzględniło 3000 takich badań i opublikowało zharmonizowane wyniki w dokumencie Life Cycle Greenhouse Gas Emissions from Electricity Generation (emisje gazów cieplarnianych w całym cyklu życia z urządzeń wytwórczych energii).
Wytwarzanie różnych urządzeń powoduje uwalnianie różnych gazów cieplarnianych, nie tylko dwutlenku węgla. Przykładowo produkcja modułów fotowoltaicznych w zasadzie nie wymaga wytwarzania CO2, ale innych gazów cieplarnianych już tak. Celem łatwiejszego porównania wyników, używa się miary zwanej równoważnikiem dwutlenku węgla, wykorzystującej wpływ tego gazu jako punktu odniesienia.
Wiedząc to wszystko, spójrzmy na wyniki.
| Dziedzina | Elektrownia… | Faza wykonania | Faza eksploatacji (ciągła) w związku ze spalaniem | Faza eksploatacji (ciągła) bez związku ze spalaniem | Faza utylizacji | Sumaryczna emisja w trakcie cyklu życia |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Odnawialne źródła energii | Wiatrowa | 12 | - | 0,74 | 0,34 | 13 |
| Wodna | 6,2 | - | 1,9 | 0,004 | 21 | |
| Geotermalna | 15 | - | 6,9 | 0,12 | 37 | |
| Fotowoltaiczna | 28 | - | 10 | 5 | 43 | |
| Biomasa * | bd | - | bd | bd | 52 | |
| Magazyny energii | Elektrownia szczytowo-pompowa | 3 | - | 1,8 | 0,07 | 7,4 |
| Bateria litowo-jonowa | 32 | - | bd | 3,4 | 33 | |
| Ogniwo wodorowe | 27 | - | 2,5 | 1,9 | 38 | |
| Atomowa | 2 | - | 12 | 0,7 | 13 | |
| Gazowa * | 0,8 | 389 | 71 | 0,02 | 486 | |
| Węglowa * | <5 | 1010 | 10 | <5 | 1001 |
Wedle danych emisje gazów cieplarnianych w całym cyklu życia technologii z odnawialnych źródeł energii są znacznie mniejsze niż w przypadku technologii opartych na paliwach kopalnych. Jedynie elektrownie atomowe mają porównywalnie dobre wyniki, ale ich głównym problemem nigdy nie były emisje gazów cieplarnianych.
Na uwagę zasługują też elektrownie wykorzystujące technologię CCS. Być może w energetyce przyszłości staną się uzupełnieniem instalacji odnawialnych źródeł energii, obok elektrowni atomowych.
Moduły składające się na panel fotowoltaiczny są najbardziej szkodliwe dla środowiska nie w momencie działania instalacji fotowoltaicznej, jak wielu się obawia, a w momencie produkcji. Nie zmienia to faktu, że za wyprodukowanie z instalacji fotowoltaicznej 1 kWh w całym cyklu życia do atmosfery oddane jest zaledwie 43 g równoważnika CO2.
Moduły fotowoltaiczne to trwałe źródło energii
Podsumowując, moduły słoneczne są przyjazne środowisku w tym sensie, że produkują znacznie więcej energii elektrycznej, niż potrzeba na ich wytworzenie i utylizację.
Systemy fotowoltaiczne należą do odnawialnych źródeł energii. Ale może pełniejszy obraz uzyskamy używając angielskiego słowa sustainable, co znaczy odnawialny, zrównoważony, ale też trwały. Panele fotowoltaiczne mogą być trwałym źródłem energii, bo możemy w nieskończoność wytwarzać kolejne pokolenia modułów i ogniw fotowoltaicznych, korzystając z energii będącej dorobkiem pokoleń poprzednich, a nawet pozyskując z nich materiały dzięki recyklingowi. Elektrownie węglowe i gazowe nie są trwałe, zwyczajnie nie mogą być użytkowane bez końca. Nie ma tu mowy o spłacie długu, o recyklingu. I w porównaniu do takich rozwiązań fotowoltaika jest bezsprzecznie bardziej przyjazna środowisku.
Oczywiście fotowoltaika nigdy sama nie udźwignie całego ciężaru zasilania naszej cywilizacji. Potrzebujemy też elektrowni wiatrowych, może atomowych. I wciąż czekamy na rewolucję w dziedzinie magazynowania energii.
Źródła: Life Cycle Greenhouse Gas Emissions from Electricity Generation: Update, NREL Fact Sheet (2021)
