간단히 말해, 태양광 발전 시스템의 환경적 영향에 대해 논할 때 우리는 태양 에너지 시스템이 환경에 미치는 영향에 대해 논하는 것입니다.
태양은 최근에 발견된 거대한 에너지원입니다. 태양은 지속 가능하고 깨끗하며 오염을 유발하지 않는 전기를 생산할 수 있는 풍부한 자원을 제공하며, 이는 지구 온난화 에 기여하는 배출물이 전혀 없다는 것을 의미합니다.
최근에는 전통적인 에너지원을 대체할 수 있다는 희망을 갖고 전 세계적으로 사용하기 위해 태양 에너지를 포착하고 저장할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 모든 사람의 관심이 친환경 에너지원으로 옮겨가면서 태양에너지의 중요성이 점점 커지고 있습니다.
현재 태양에너지는 전 세계 전력 생산량의 1.7%를 차지하고 있다. 생산 기술과 사용된 재료 모두 상당한 발전을 이루었습니다.
태양광 발전 시스템이 환경에 미치는 영향
태양에너지가 진정한 청정에너지원으로 활용되기 위해서는 아직 해결해야 할 몇 가지 환경적 장애물이 있습니다. 그중에는
- 토지 이용
- 물 사용
- 물, 대기, 토양 자원에 미치는 영향
- 유해 물질
- 태양광 패널 생산
- 반도체 세정
- 오염물질 및 태양광 폐기물
- 광업의 환경적 위험
- 태양광 패널 운송이 환경에 미치는 영향
1. 토지 이용
대규모 태양광 발전 시설은 위치에 따라 서식지 손실 및 토지 황폐화 에 대한 우려를 야기할 수 있습니다. 필요한 총 토지 면적은 기술, 위치, 지형 및 태양 에너지 활용도에 따라 달라집니다.
유틸리티 규모의 태양광 발전 시스템에는 메가와트당 3.5~10에이커가 필요한 것으로 추산되는 반면, CSP 시설에는 메가와트당 4~16.5에이커가 필요한 것으로 추산됩니다.
태양광 설비는 풍력 설비보다 농업용도와 공존할 가능성이 적습니다. 그러나 유틸리티 규모의 태양광 시스템은 브라운필드, 이전 광산 현장, 기존 송전선 및 교통선과 같이 덜 바람직한 지역에 설치함으로써 환경에 대한 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다.
소형 태양광 PV 어레이는 토지 이용에 미치는 영향이 적고 주거용 또는 상업용 부동산에 설치할 수 있습니다.
2. 물 사용
태양광전지는 물이 없어도 전기를 생산할 수 있다. 그러나 다른 제조 공정과 마찬가지로 태양광 PV 부품 생산에도 일부 물이 활용됩니다.
다른 화력 발전소와 마찬가지로 집광형 태양열 발전소 (CSP) 에서도 냉각을 위해 물이 필요합니다 . 냉각 시스템의 종류, 발전소 위치, 발전소 설계는 모두 물 사용량에 영향을 미칩니다.
매 메가와트시 전력 생산 시 냉각탑과 습식 재순환 기술을 갖춘 CSP 플랜트는 600~650갤런의 물을 제거합니다. 물은 증기로 손실되지 않기 때문에 일회성 냉각 기술을 사용하는 CSP 시설은 물 회수 수준은 높지만 전체 물 사용량은 낮습니다.
건식 냉각 기술을 구현하면 CSP 시설에서 물이 거의 90% 적게 사용됩니다. 그러나 효율성 저하와 비용 증가는 이러한 물 절약과 관련된 비용입니다. 더욱이 건식 냉각 기술의 효율성은 화씨 100도 이상에서는 급격하게 감소합니다.
3. 물, 대기, 토양 자원에 미치는 영향
대규모 태양광 시설 개발에는 배수 경로를 변경하고 토양을 압축하며 침식을 증가시키는 정지 작업과 개간이 필요합니다.
건조한 환경에서 중앙 냉각탑 시스템의 물 소비는 우려스러운 문제입니다. 물 수요 증가로 인해 가용 수자원에 부담이 가중될 수 있고, 시설에서 화학 물질이 유출되어 지하수 나 주변 지역을 오염시킬 수 있기 때문입니다.
태양광 발전 시설을 건설하는 것은 대규모 산업 단지를 개발하는 것과 마찬가지로 대기 질에 위험을 초래할 수 있습니다. 이러한 위험에는 토양으로 인한 질병의 확산과 물 공급을 오염시키는 공기 중 미립자 물질의 증가가 포함됩니다.
4. 유해물질
PV 전지 생산 공정에는 많은 유해 화합물이 사용됩니다. 이러한 재료의 대부분은 반도체 표면을 청소하고 정화하는 데 사용됩니다. 이러한 물질에는 염산, 황산, 질산, 불화수소, 1,1,1-트리클로로에탄 및 아세톤이 포함됩니다.
이는 일반 반도체 사업에 사용되는 것과 비슷합니다. 셀의 종류, 필요한 세척 정도, 실리콘 웨이퍼의 크기는 모두 사용되는 화학 물질의 양과 종류에 영향을 미칩니다.
실리콘 분진을 흡입하는 근로자에 대한 우려가 있습니다. 작업자가 독성 화학물질에 노출되는 것을 방지하고 제조 폐기물을 적절하게 처리하기 위해 PV 제조업체는 미국 규정을 준수해야 합니다.
기존의 실리콘 광전지와 비교하여 박막 PV 전지에는 갈륨 비소, 구리-인듐 갈륨 디셀레나이드 및 카드뮴 텔루라이드와 같은 몇 가지 더 위험한 구성 요소가 포함되어 있습니다. 이러한 품목을 부적절하게 취급하고 폐기하면 환경이나 공중 보건에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다.
따라서 제조업체는 매우 귀중하고 흔하지 않은 재료를 폐기하는 것이 아니라 재활용하도록 재정적으로 동기를 부여합니다.
5. 태양광 패널 생산
태양광 패널 제조에는 산업 자재, 화석 연료, 막대한 양의 물을 포함한 많은 자원이 사용됩니다. 태양광 패널 제조에 사용되는 주요 에너지원은 석탄이며, 이는 탄소 배출량 증가와 직접적인 관련이 있습니다.
태양광 패널을 만드는 과정에서 수산화나트륨과 불산이 모두 활용됩니다. 이 두 가지 모두에는 유해 폐수 처리 및 제거에 대한 엄격한 규칙이 필요합니다. 그동안 태양광 패널을 생산하는 시설의 근로자는 이러한 위험 물질로부터 보호되어야 합니다. 이는 통제된 안전 장치를 수반합니다.
연구에 따르면, 생산 과정에서 실리콘 입자가 환경으로 배출되어 이를 접촉하는 사람들에게 규폐증을 유발하는 것으로 알려져 있습니다. 생산 과정에서 실리콘 입자에 노출된 개인에게 규폐증이 발생할 수 있다는 것이 입증되었습니다.
6. 반도체 세정
태양광(PV) 전지는 독성 화학 물질을 사용하여 세척된 반도체 웨이퍼로 만들어집니다. 이들은 황산과 불화수소산으로 구성됩니다.
손상을 제거하고 적절한 표면 질감을 만들기 위해서는 이 청소 과정이 중요합니다. 반면에 불화수소산은 조직을 부식시키고 뼈의 석회질을 제거하여 보호받지 못한 사람에게는 치명적일 수 있습니다. 매우 조심스럽게 취급하고 폐기해야 합니다.
수산화나트륨은 취급 및 폐기가 쉽고 직원의 건강에 대한 위험이 적기 때문에 더 안전한 선택일 수 있습니다.
7. 오염물질과 태양광 폐기물
처음 설치된 몇 개의 패널 세트가 이제 만료되기 시작했기 때문에 오래된 태양광 패널을 재활용하는 문제는 큰 관심을 끌지 못했습니다. 유통기한이 다가온 현재, 유통기한이 지난 태양광 패널의 처리가 중요한 문제로 대두되고 있습니다.
태양광 패널에는 납과 카드뮴이 존재하지만(두 가지 모두 암을 유발하는 것으로 알려져 있음) 주로 유리로 구성되어 있습니다. 이에 따라 오염물질의 안전성이 우려된다. 이러한 구성 요소를 재활용하려면 불순물을 제거하는 데 추가 비용이 듭니다.
현재 수명이 다한 태양광 패널은 재활용이 쉽지 않아 매립지 에 버려지는 경우가 많습니다. 패널에는 유해한 화학 물질이 포함되어 있어 이러한 방식은 심각한 환경 문제를 야기합니다.
빗물은 카드뮴을 방출하고 씻어낼 가능성이 있으며, 카드뮴은 토양으로 스며들어 주변 환경을 오염시킵니다.
8. 광업의 환경적 위험
현대 기술의 대부분은 제조 과정에서 희귀 광물을 사용합니다. 이와 유사하게 광전지 패널은 19가지 이상의 희귀 광물을 사용합니다.
이는 전 세계 여러 곳에서 열심히 수확되는 제한된 자원입니다. 국가들이 재생 에너지 생산량을 늘리고 기술에 대한 소비자 수요를 충족시키기 위해 노력함에 따라 이러한 광물에 대한 수요가 엄청나게 높습니다.
연구에 따르면, 엄청난 수요를 충족하고 이러한 녹색 혁명을 촉진하기에는 광전지 패널에 사용되는 구성 요소인 인듐이 충분하지 않을 것으로 나타났습니다.
이러한 결과는 매우 우려스럽고, 채굴의 영향은 그 심각성을 더욱 가중시킵니다. 채굴은 지반 침하, 생물 다양성 손실 , 그리고 극도로 산성인 금속 폐기물로 인한 인근 하천 오염을 유발하는 것으로 입증되었습니다 .
9. 태양광 패널 운송이 환경에 미치는 영향
태양광 패널 운송 과정 에서 발생하는 배출가스는 또 다른 문제점을 야기합니다. 태양광 패널은 전 세계에서 생산되지만, 대부분 중국, 미국, 유럽에서 생산됩니다. 게다가 한 국가에서 생산된 태양광 패널 부품을 다른 국가로 운송해야 할 수도 있습니다.
솔직히 말해서, 어떤 종류의 태양광 패널이든 생산 과정의 각 단계와 관련된 정확한 탄소 발자국을 추정하는 것은 어렵습니다 . 태양광 패널 생산이 환경에 미치는 영향은 아직 광범위하게 연구되거나 기록되지 않았습니다.
하지만 보도에 따르면, 재료 연구 투명성 연합(Coalition on Materials Research Transparency)은 태양광 패널의 채굴, 제조 및 운송 과정에서 발생하는 탄소 발자국을 정량화하고 공개하려는 시도를 하고 있습니다.
주목할 만한 점은 태양광 패널 생산 과정에서 발생하는 탄소 배출량이 기존 에너지 시설보다 훨씬 적고, 석탄 채굴 , 수압파쇄 , 석유 시추 보다 훨씬 적다는 것입니다.
그러나 태양광 패널의 일반적인 문제는 출력 이상의 일반적인 25년 수명 이후에 발생하는 문제입니다.
맺음말
태양 에너지가 완벽하지는 않지만 일반적으로 환경 및 재정적 측면에서 긍정적인 순 영향을 미칩니다.
그렇습니다. 태양광 패널을 채굴하고 생산하는 데는 엄청난 양의 에너지가 필요하며, 그 과정에는 화학 물질이 사용됩니다. 그러나 데이터가 나타내는 것과는 달리 이 두 가지 확실한 사실은 태양광 패널이 순 부정적인 영향을 미친다는 것을 의미하지 않습니다.
3년 이내에 태양광 패널을 생산하는 데 사용된 에너지가 회수될 것입니다. 생산 및 가공 단계에서 태양에너지를 고려하더라도 화석연료를 사용하여 같은 양의 에너지를 생산할 때보다 발생되는 배출량은 25~XNUMX배 적습니다.
태양 에너지를 활용하는 것은 화석 연료, 특히 석탄을 활용하는 것보다 배출량이 적기 때문에 매우 유리한 기술입니다.