En pocas palabras, cuando hablamos del impacto ambiental de los sistemas fotovoltaicos, nos referimos a los efectos de los sistemas de energía solar en el medio ambiente.
El sol es una fuente de energía masiva que se ha descubierto recientemente. Ofrece recursos abundantes que pueden producir electricidad sostenible, limpia y no contaminante , lo que significa que no hay emisiones que contribuyan al calentamiento global.
En los últimos años se ha descubierto que la energía solar puede capturarse y almacenarse para su uso a nivel mundial con la esperanza de desplazar eventualmente las fuentes de energía tradicionales. Ahora que la atención de todos se centra en fuentes de energía más ecológicas, la energía solar se ha vuelto cada vez más importante.
Actualmente, la energía solar representa el 1.7% de la producción eléctrica mundial. Tanto las técnicas de producción como los materiales utilizados han experimentado importantes avances.
Impactos ambientales de los sistemas fotovoltaicos
Antes de que la energía solar pueda utilizarse como una fuente de energía genuinamente limpia, aún es necesario abordar algunos obstáculos ambientales. Entre ellos están
- Uso del suelo
- Uso del agua
- Efectos sobre los recursos de agua, aire y suelo
- Materiales peligrosos
- Producción de paneles solares
- Limpieza de semiconductores
- Contaminantes y residuos solares
- Riesgos ambientales de la minería
- Impacto ambiental del transporte de paneles solares
1. Uso de la tierra
Las instalaciones solares a gran escala pueden generar preocupación por la pérdida de hábitat y la degradación del suelo , dependiendo de su ubicación. La superficie total necesaria varía según la tecnología, la ubicación, la topografía y la intensidad del recurso solar.
Se estima que los sistemas fotovoltaicos a gran escala requieren entre 3.5 y 10 acres por megavatio, mientras que se estima que las instalaciones de CSP requieren entre 4 y 16.5 acres por megavatio.
Las instalaciones solares tienen menos posibilidades de convivir con usos agrícolas que las instalaciones eólicas. Sin embargo, los sistemas solares a gran escala pueden reducir sus efectos negativos sobre el medio ambiente al instalarlos en áreas menos deseables, como terrenos abandonados, antiguas minas o líneas de transmisión y tráfico existentes.
Los paneles solares fotovoltaicos más pequeños tienen menos influencia en el uso del suelo y pueden instalarse en propiedades residenciales o comerciales.
2. Uso del agua
Las células solares fotovoltaicas pueden generar electricidad sin necesidad de agua. Aún así, se utiliza algo de agua en la producción de componentes solares fotovoltaicos, como en cualquier otro proceso de fabricación.
El agua es necesaria para la refrigeración en las centrales termosolares de concentración (CSP), al igual que en otras centrales termoeléctricas. El tipo de sistema de refrigeración, la ubicación y el diseño de la planta influyen en la cantidad de agua que se utiliza.
Por cada megavatio-hora de energía generada, las plantas CSP con torres de enfriamiento y tecnología de recirculación húmeda eliminan entre 600 y 650 galones de agua. Debido a que el agua no se pierde en forma de vapor, las instalaciones de CSP que utilizan tecnología de enfriamiento de un solo paso tienen niveles de extracción de agua más altos pero un uso general de agua menor.
En las instalaciones de CSP se utiliza casi un 90 % menos de agua cuando se implementa la tecnología de refrigeración seca. Sin embargo, los costos asociados con estos ahorros de agua son una menor eficiencia y mayores gastos. Además, la eficiencia de la técnica de enfriamiento seco disminuye drásticamente por encima de los 100 grados Fahrenheit.
3. Efectos sobre los recursos de agua, aire y suelo
El desarrollo de instalaciones solares a gran escala requiere nivelación y limpieza, lo que cambia las vías de drenaje, compacta el suelo y aumenta la erosión.
El consumo de agua de los sistemas centrales de refrigeración por torre es motivo de preocupación en entornos áridos, ya que el aumento de la demanda de agua podría ejercer presión sobre los suministros disponibles y provocar derrames químicos de las instalaciones que podrían contaminar las aguas subterráneas o la zona circundante.
La construcción de instalaciones de energía solar puede suponer riesgos para la calidad del aire, de forma muy similar a la construcción de cualquier complejo industrial de tamaño considerable. Estos peligros incluyen la propagación de enfermedades transmitidas por el suelo y un aumento de partículas en el aire que contaminan los suministros de agua.
4. Materiales peligrosos
En el proceso de producción de células fotovoltaicas se emplean muchos compuestos peligrosos; la mayoría de estos materiales se utilizan para limpiar y purificar la superficie del semiconductor. Estas sustancias incluyen ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, fluoruro de hidrógeno, 1,1,1-tricloroetano y acetona.
Son comparables a los utilizados en el negocio general de semiconductores. El tipo de celda, el grado de limpieza requerido y el tamaño de la oblea de silicio influyen en la cantidad y el tipo de productos químicos empleados.
Existe preocupación por los trabajadores que respiran polvo de silicio. Para evitar la exposición de los trabajadores a sustancias químicas tóxicas y garantizar que los productos de desecho de fabricación se eliminen de manera adecuada, los fabricantes de energía fotovoltaica deben cumplir con las normas estadounidenses.
En comparación con las células fotovoltaicas de silicio convencionales, las células fotovoltaicas de película delgada contienen varios componentes más peligrosos, como arseniuro de galio, diseleniuro de galio cobre-indio y telururo de cadmio. El manejo y eliminación inadecuados de estos artículos pueden presentar riesgos significativos para el medio ambiente o la salud pública.
Por lo tanto, los fabricantes están motivados financieramente para asegurarse de que estos materiales extremadamente valiosos y frecuentemente poco comunes se reciclen en lugar de desecharse.
5. Producción de paneles solares
La fabricación de paneles solares consume muchos recursos, incluyendo materiales industriales, combustibles fósiles y grandes cantidades de agua. La principal fuente de energía utilizada en su fabricación es el carbón, lo cual está directamente relacionado con altas emisiones de carbono.
En el proceso de fabricación de paneles solares, se utilizan hidróxido de sodio y ácido fluorhídrico. Para ambos casos se necesitan normas estrictas sobre el manejo y eliminación de aguas residuales peligrosas. Mientras tanto, los trabajadores de las instalaciones que producen paneles solares deben estar protegidos de estas sustancias peligrosas. Esto implica salvaguardias controladas.
Según los estudios, durante el proceso de producción, las partículas de silicio se liberan al medio ambiente y provocan silicosis en quienes han estado en contacto con ellas. Se ha demostrado que las personas que se exponen a partículas de silicio durante el proceso de producción pueden desarrollar silicosis.
6. Limpieza de semiconductores
Las células fotovoltaicas (PV) están hechas de obleas semiconductoras que se limpian con sustancias químicas tóxicas. Estos consisten en ácidos sulfúrico y fluorhídrico.
Para eliminar daños y crear la textura superficial adecuada, este proceso de limpieza es crucial. El ácido fluorhídrico, por otro lado, puede corroer los tejidos y descalcificar los huesos, lo que lo vuelve fatal para una persona desprotegida. Debe manipularse y eliminarse con mucho cuidado.
Dado que el hidróxido de sodio es más fácil de manipular y eliminar y presenta menos riesgos para la salud de los empleados, puede ser una opción más segura.
7. Contaminantes y residuos solares
Dado que los primeros juegos de paneles instalados apenas están empezando a caducar, el problema del reciclaje de paneles solares obsoletos no ha atraído mucha atención. La gestión de los paneles fotovoltaicos caducados se está convirtiendo en un tema crítico ahora que se acerca su caducidad.
Aunque el plomo y el cadmio están presentes en los paneles solares (se sabe que ambos causan cáncer), están compuestos principalmente de vidrio. Como resultado, existen preocupaciones sobre la seguridad de los contaminantes. La eliminación de impurezas tendrá un costo adicional para reciclar estos componentes.
Actualmente, los paneles solares obsoletos suelen desecharse en vertederos , ya que no se pueden reutilizar fácilmente. Debido a que contienen sustancias químicas nocivas, esta técnica conlleva importantes riesgos medioambientales.
El agua de lluvia tiene el potencial de descargar y eliminar el cadmio, que luego se filtra en el suelo y contamina el medio ambiente circundante.
8. Riesgos ambientales de la minería
La mayoría de la tecnología moderna utiliza minerales raros en su fabricación. De manera similar, los paneles fotovoltaicos utilizan más de 19 de estos minerales poco comunes.
Se trata de recursos limitados que se cosechan asiduamente en muchos lugares del mundo. A medida que las naciones trabajan para aumentar la producción de energía renovable y satisfacer la demanda de tecnología de los consumidores, existe una demanda increíblemente alta de estos minerales.
Las investigaciones indican que no habrá suficiente indio, un componente utilizado en los paneles fotovoltaicos, para satisfacer la tremenda demanda e impulsar esta revolución verde.
Estos resultados son alarmantes, y el impacto de la minería los agrava aún más. Se ha demostrado que la minería provoca socavones, pérdida de biodiversidad y la contaminación de los arroyos cercanos con residuos metálicos extremadamente ácidos.
9. Impacto ambiental del transporte de paneles solares
Las emisiones derivadas del transporte causadas por los paneles solares suponen un problema adicional. Si bien se fabrican en todo el mundo, la mayor parte de la producción se concentra en China, Estados Unidos y Europa. Además, las piezas para paneles solares fabricados en un país pueden tener que transportarse a otro.
Sinceramente, es difícil estimar la huella de carbono precisa asociada a cada etapa del proceso de producción de cualquier tipo de panel solar. Los efectos de la producción de paneles solares en el medio ambiente no han sido estudiados ni documentados exhaustivamente.
Sin embargo, según algunos informes, la Coalición para la Transparencia en la Investigación de Materiales está intentando cuantificar y divulgar la huella de carbono de la extracción, fabricación y transporte de paneles solares.
Cabe destacar que la cantidad de emisiones de carbono generadas durante la producción de paneles solares es mucho menor que la de las instalaciones energéticas convencionales y considerablemente inferior a la de la minería del carbón , la fracturación hidráulica o la perforación petrolífera.
Sin embargo, un problema común con los paneles solares es lo que les sucede después de su vida útil típica de 25 años, que va más allá de la producción.
Conclusión
Aunque la energía solar no es perfecta, en general tiene un impacto ambiental y financiero neto positivo.
Sí, extraer y producir paneles solares requiere enormes cantidades de energía, y sí, el proceso implica el uso de productos químicos. Sin embargo, contrariamente a lo que indican los datos, estos dos hechos indiscutibles no implican que los paneles solares tengan un efecto negativo neto.
En menos de dos años se recuperará la energía utilizada para producir un panel solar. Incluso cuando se considera la energía solar durante las etapas de producción y procesamiento, las emisiones producidas son entre 3 y 25 veces menores que cuando se produce la misma cantidad de energía utilizando combustibles fósiles.
La utilización de energía solar genera menos emisiones que la utilización de cualquier combustible fósil, en particular el carbón, lo que la convierte en una tecnología muy ventajosa.
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