Социально-экологические характеристики солнечной энергетики

По сравнению с другими видами энергетики солнечная энергетика в целом является одним из наиболее чистых в экологическом отношении видов энергии. Однако избежать полностью вредного воздействия солнечной энергетики на человека и окружающую среду практически не удается, если учесть всю технологическую цепочку от получения требующихся материалов до производства электроэнергии.

Наиболее характерны в этом аспекте солнечные фотоэлектрические установки (СФЭУ), эксплуатация которых наносит минимальный вред среде. Но производство полупроводниковых материалов является весьма экологически и социально опасным. В связи с этим в ряде стран мира существуют весьма жесткие требования к производству полупроводников для СФЭУ, а также к хранению, транспортировке и ликвидации вредных веществ от производства СФЭУ, ограничения контакта персонала с этими веществами и т. д.

Наиболее опасны в этом отношении кадмий Cd, а также Ga, As, и Te. Сегодня наиболее изучено вредное воздействие кадмия на здоровье человека и даже введены запреты на использование в бытовых устройствах его соединений. Весьма токсичны и некоторые соединения селена. Например, SeH, — отрицательно влияют на органы дыхания.

Таким образом, в солнечной фотоэнергетике наиболее вредным для человека и окружающей среды является технологический процесс получения солнечных элементов, их хранения и утилизации.

Среди других аспектов отрицательного влияния солнечной энергетики на социально-экологические условия в стране следует отметить следующие.

Солнечные энергетические станции достаточно землеёмки из-за весьма рассеянного характера поступления солнечного излучения на Землю. Для сравнения с другими типами энергетических установок в таблице приведены экспертные оценки их землеёмкость. Из таблицы следует, что для получения 1 МВт на БСЭС требуется 1,1 га земли, на СФЭУ — от 1,0 до 1,6 га, а на солнечных прудах — до 8 га, что весьма ощутимо для обжитых районов любой страны.

Эксплуатация солнечных прудов способствует загрязнению почвы и подземных вод химически активными растворами солей.

При эксплуатации БСЭС, а также СФЭС происходит заметное изменение климатических условий в данном месте, в том числе изменение почвенных условий, растительности, циркуляции воздуха вследствие затенения поверхности, с одной стороны, и нагрева воздуха — с другой. Из-за последнего меняется тепловой баланс влажности воздуха, направление и величина ветров. Для СЭС с концентраторами солнечного излучения велика опасность перегрева и возгорания самих систем получения энергии от солнечного излучения.

Применение низкокипящих жидкостей и их неизбежные утечки в СЭС могут привести к загрязнению почвы, подземной и даже питьевой воды в регионе. Особо опасны жидкости, содержащие нитриты и хроматы, которые являются весьма токсичными веществами.

Низкий коэффициент преобразования солнечного излучения в электроэнергию ведет к появлению проблем, связанных с охлаждением конденсата. При этом тепловые выбросы в атмосферу на СЭС более чем в два раза превышают аналогичный показатель у ТЭС.

Для учета отрицательного влияния различных типов энергоустановок на окружающую среду в настоящее время предложено несколько различных методик и подходов.

В качестве примера в таблице представлены значения так называемого штрафного экологического балла для различных видов используемого источника энергии, который дает возможность некоторого безразмерного количественного учета их отрицательного влияния на окружающую среду.

Эти баллы рассчитаны с учетом различных негативных факторов воздействия на окружающую среду.

Таблица 1 Штрафной экологический балл для различных видов используемого источника электроэнергии.

Однако и перемещение СЭС в космос не избавляет солнечную энергетику от решения связанных с ней социально-экологических проблем, определяемых сложностью технологического процесса передачи энергии с космических СЭС на Землю. Экспертные оценки показывают, что для передачи 5000 МВт на Землю с космической СЭС с помощью СВЧ-излучения потребуется антенна-излучатель с диаметром до 1 км; ректенна на Земле диаметром до 12 км (на экваторе). В целом же с учетом всего технологического цикла преобразования постоянного тока в переменный на Земле потребуется занять площадь до 250−270.

Передача по СВЧ-лучу больших мощностей может привести к изменению распределения заряженных частиц ионосферы и, как следствие, к изменению условия распространения радиоволн и помех в радиосвязи и телесвязи.

СВЧ-пучок и особенно его высокочастотная составляющая сильно поглощаются молекулами воды и кислорода, что ведет к локальному нагреву атмосферы в месте прохождения СВЧ-пучка.

Однако, несмотря на вышеперечисленные проблемы, в целом отрицательное влияние технических устройств солнечной энергетики на человека и окружающую среду намного меньше, чем у других видов энергетики и особенно традиционных АЭС, ТЭС и ГЭС.