En termes simples, nous discutons des effets de systèmes d'énergie solaire sur l'environnement lorsque nous discutons des impacts environnementaux des systèmes photovoltaïques.
Le soleil est une source d’énergie massive qui n’a été découverte que récemment. Il offre des ressources abondantes qui peuvent produire une électricité durable, propre et non polluante, ce qui signifie qu'il n'y a aucune émission qui contribue à au réchauffement climatique.
Il a été découvert ces dernières années que l’énergie solaire pouvait être captée et stockée pour être utilisée à l’échelle mondiale dans l’espoir de remplacer à terme les sources d’énergie traditionnelles. Alors que l’attention de tous se tourne vers des sources d’énergie plus vertes, l’énergie solaire est devenue de plus en plus importante.
Actuellement, l’énergie solaire représente 1.7 % de la production mondiale d’électricité. Tant les techniques de production que les matériaux utilisés ont connu des progrès significatifs.
Table des matières
Impacts environnementaux des systèmes photovoltaïques
Avant que l’énergie solaire puisse être utilisée comme source d’énergie véritablement propre, quelques obstacles environnementaux doivent encore être surmontés. Parmi eux se trouvent
- L'utilisation des terres
- Utilisation de l'eau
- Effets sur les ressources en eau, en air et en sol
- Matières dangereuses
- Production de panneaux solaires
- Nettoyage des semi-conducteurs
- Polluants et déchets solaires
- Risques environnementaux liés à l’exploitation minière
- Impact environnemental du transport de panneaux solaires
1. Utilisation des terres
Des installations solaires à grande échelle pourraient susciter des inquiétudes la perte d'habitat et les dégradation du sol, selon l'endroit où ils se trouvent. La superficie totale nécessaire varie en fonction de la technologie, de l’emplacement, de la topographie et de l’intensité des ressources solaires.
On estime que les systèmes photovoltaïques à grande échelle nécessiteront entre 3.5 et 10 acres par mégawatt, tandis que les installations CSP nécessiteront entre 4 et 16.5 acres par mégawatt.
Les installations solaires ont moins de chance de coexister avec les usages agricoles que les installations éoliennes. Les systèmes solaires à grande échelle peuvent cependant atténuer leurs effets négatifs sur l’environnement en étant installés dans des zones moins recherchées, telles que des friches industrielles, d’anciens sites miniers ou des lignes de transmission et de circulation existantes.
Les panneaux solaires photovoltaïques plus petits ont moins d’influence sur l’utilisation des sols et peuvent être installés sur des propriétés résidentielles ou commerciales.
2. Utilisation de l'eau
Les cellules solaires photovoltaïques peuvent produire de l’électricité sans avoir besoin d’eau. Pourtant, une certaine quantité d’eau est utilisée dans la production de composants solaires photovoltaïques, comme dans tout autre processus de fabrication.
L'eau est nécessaire au refroidissement sous forme concentrée centrales solaires thermiques (CSP), comme c'est le cas dans d'autres centrales électriques thermiques. Le type de système de refroidissement, l’emplacement de l’usine et la conception de l’usine affectent tous la quantité d’eau utilisée.
Pour chaque mégawattheure d'énergie produite, les centrales CSP dotées de tours de refroidissement et d'une technologie de recirculation humide éliminent 600 à 650 gallons d'eau. Étant donné que l'eau n'est pas perdue sous forme de vapeur, les installations CSP utilisant la technologie de refroidissement à passage unique ont des niveaux de prélèvement d'eau plus élevés mais une consommation globale d'eau inférieure.
Près de 90 % d’eau en moins sont utilisées dans les installations CSP lorsque la technologie de refroidissement à sec est mise en œuvre. Une efficacité moindre et des dépenses accrues sont cependant les coûts associés à ces économies d’eau. De plus, l’efficacité de la technique de refroidissement à sec diminue considérablement au-dessus de 100 degrés Fahrenheit.
3. Effets sur les ressources en eau, en air et en sol
Le développement d’installations solaires à grande échelle nécessite le nivellement et le défrichement, ce qui modifie les voies de drainage, compacte le sol et augmente l’érosion.
La consommation d'eau des systèmes de tours centrales pour le refroidissement est une préoccupation dans les environnements arides, car la demande croissante en eau pourrait mettre à rude épreuve les approvisionnements disponibles et entraîner des déversements de produits chimiques provenant des installations qui pourraient contaminer les eaux souterraines ou les environs.
La construction d’installations d’énergie solaire peut présenter des risques pour la qualité de l’air, tout comme le développement de n’importe quel complexe industriel de grande taille. Ces dangers incluent la propagation de maladies véhiculées par le sol et l’augmentation des particules en suspension dans l’air qui contaminent les réserves d’eau.
4. Matières dangereuses
De nombreux composés dangereux sont utilisés dans le processus de production de cellules photovoltaïques ; la majorité de ces matériaux sont utilisés pour nettoyer et purifier la surface du semi-conducteur. Ces substances comprennent l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique, le fluorure d'hydrogène, le 1,1,1-trichloroéthane et l'acétone.
Ils sont comparables à ceux utilisés dans le secteur général des semi-conducteurs. Le type de cellule, le degré de nettoyage requis et la taille de la plaquette de silicium influencent tous la quantité et le type de produits chimiques utilisés.
Les travailleurs qui respirent de la poussière de silicium sont préoccupés. Pour éviter l’exposition des travailleurs à des produits chimiques toxiques et garantir que les déchets de fabrication soient éliminés de manière appropriée, les fabricants de panneaux photovoltaïques sont tenus de respecter les règles américaines.
Par rapport aux cellules photovoltaïques au silicium conventionnelles, les cellules photovoltaïques à couches minces contiennent plusieurs composants plus dangereux, tels que l'arséniure de gallium, le diséléniure de cuivre-indium et de gallium et le tellurure de cadmium. Une manipulation et une élimination inappropriées de ces articles peuvent présenter des risques importants pour l'environnement ou la santé publique.
Les fabricants sont donc financièrement motivés à veiller à ce que ces matériaux extrêmement précieux et souvent rares soient recyclés plutôt que jetés.
5. Production de panneaux solaires
La fabrication de des panneaux solaires utilise beaucoup de ressources, notamment des matériaux industriels, des combustibles fossiles et de grandes quantités d’eau. La principale source d’énergie utilisée dans la fabrication de panneaux solaires est le charbon, qui est directement lié aux émissions de carbone plus élevées.
Dans le processus de fabrication de panneaux solaires, l’hydroxyde de sodium et l’acide fluorhydrique sont tous deux utilisés. Des règles strictes concernant la gestion et l’élimination des eaux usées dangereuses sont nécessaires dans ces deux domaines. En attendant, les travailleurs des installations qui produisent des panneaux solaires doivent être protégés de ces substances dangereuses. Cela implique des garanties contrôlées.
Selon des études, au cours du processus de production, des particules de silicium sont rejetées dans l'environnement et provoquent une silicose chez ceux qui entrent en contact avec elles. Il a été démontré que les personnes exposées à des particules de silicium pendant le processus de production peuvent développer une silicose.
6. Nettoyage des semi-conducteurs
Les cellules photovoltaïques (PV) sont constituées de plaquettes semi-conductrices nettoyées à l'aide de substances chimiques toxiques. Ceux-ci sont constitués d’acides sulfurique et fluorhydrique.
Pour éliminer les dommages et créer la texture de surface appropriée, ce processus de nettoyage est crucial. L'acide fluorhydrique, quant à lui, peut corroder les tissus et décalcifier les os, ce qui le rend mortel pour une personne non protégée. Il doit être manipulé et éliminé avec beaucoup de précaution.
Étant donné que l’hydroxyde de sodium est plus facile à manipuler et à éliminer et qu’il présente moins de risques pour la santé des employés, il peut s’agir d’une option plus sûre.
7. Polluants et déchets solaires
Étant donné que les premiers ensembles de panneaux installés commencent seulement à expirer, le problème du recyclage des panneaux solaires obsolètes n’a pas retenu beaucoup d’attention. La gestion des panneaux photovoltaïques périmés devient un problème critique à l’approche de leur date de péremption.
Bien que le plomb et le cadmium soient présents dans les panneaux solaires, tous deux connus pour provoquer le cancer, ils sont principalement composés de verre. En conséquence, des inquiétudes subsistent quant à la sécurité des contaminants. L'élimination des impuretés coûtera plus cher pour recycler ces composants.
À l'heure actuelle, les panneaux solaires obsolètes sont fréquemment jetés dans les décharges car ils ne peuvent pas être facilement réutilisés. Étant donné que les panneaux contiennent des produits chimiques nocifs, cette technique présente des dangers environnementaux importants.
L’eau de pluie a le potentiel de rejeter et d’éliminer du cadmium, qui s’infiltre ensuite dans le sol et contamine l’environnement.
8. Risques environnementaux liés à l’exploitation minière
La majorité des technologies modernes utilisent des minéraux rares dans leur fabrication. De la même manière, les panneaux photovoltaïques utilisent plus de 19 de ces minéraux rares.
Il s’agit de ressources limitées qui sont assidûment exploitées dans de nombreux endroits du monde. Alors que les pays s’efforcent d’augmenter la production d’énergie renouvelable et de satisfaire la demande de technologie des consommateurs, la demande pour ces minéraux est incroyablement élevée.
Les recherches indiquent qu’il n’y aura pas assez d’indium, un composant utilisé dans les panneaux photovoltaïques, pour répondre à l’énorme demande et alimenter cette révolution verte.
Ces résultats sont alarmants, et l’impact de l’exploitation minière les rend encore plus alarmants. Il a été démontré que l'exploitation minière provoque des dolines, la perte de biodiversité, et l'empoisonnement des cours d'eau voisins par des déchets métalliques extrêmement acides.
9. Impact environnemental du transport de panneaux solaires
Émissions liées aux transports Les panneaux solaires posent un problème supplémentaire. Bien que fabriqués partout dans le monde, les panneaux solaires sont principalement produits en Chine, aux États-Unis et en Europe. En outre, les pièces des panneaux solaires fabriquées dans un pays pourraient devoir être expédiées dans un autre.
Honnêtement, il est difficile d’estimer avec précision empreinte carbone associé à chaque étape du processus de production de tout type de panneau solaire. Les effets de la production de panneaux solaires sur l’environnement n’ont pas été étudiés ou documentés de manière approfondie.
Cependant, selon les rapports, le Coalition pour la transparence de la recherche sur les matériaux tente de quantifier et de divulguer l'empreinte carbone de l'exploitation minière, de la fabrication et de l'expédition de panneaux solaires.
Il est à noter que la quantité d'émissions de carbone générées lors de la production de panneaux solaires est bien inférieure à celle des installations énergétiques conventionnelles et bien inférieure à celle de les mines de charbon, frackingou forage pétrolier.
Un problème courant avec les panneaux solaires, cependant, est ce qui leur arrive après leur durée de vie typique de 25 ans, qui va au-delà de leur production.
Conclusion
Même si l’énergie solaire n’est pas sans faille, elle a en général un impact environnemental et financier net positif.
Oui, l’exploitation minière et la production de panneaux solaires nécessitent d’énormes quantités d’énergie, et oui, le processus implique l’utilisation de produits chimiques. Cependant, contrairement à ce qu’indiquent les données, ces deux faits incontestables n’impliquent pas que les panneaux solaires ont un effet négatif net.
En moins de deux ans, l’énergie utilisée pour produire un panneau solaire sera récupérée. Même lorsque l’énergie solaire est prise en compte pendant les étapes de production et de transformation, les émissions produites sont 3 à 25 fois inférieures à celles produites lorsque la même quantité d’énergie est produite à partir de combustibles fossiles.
L’utilisation de l’énergie solaire génère moins d’émissions que l’utilisation de n’importe quel combustible fossile, notamment le charbon, ce qui en fait une technologie très avantageuse.
Recommandations
- Lutter contre les pannes d'énergie avec des solutions solaires portables
. - Alors que l'énergie solaire continue de croître, vous pouvez vous y attendre partout
. - Comment fonctionnent les incitations aux énergies renouvelables ?
. - 13 Impacts environnementaux de l’agriculture industrielle
. - Exploiter le soleil, le vent et les vagues : le rôle des énergies renouvelables dans la lutte contre le changement climatique
Un écologiste passionné dans l'âme. Rédacteur principal de contenu chez EnvironmentGo.
Je m'efforce d'éduquer le public sur l'environnement et ses problèmes.
Il a toujours été question de nature, nous devons protéger et non détruire.