Wat zijn de milieu-effecten van het opwekken van zonne-energie?
Zonne-energie wordt gepromoot als een groen alternatief voor het milieu, een alternatief dat gebruik maakt van de gratis en overvloedige energie van de zon. Zonne-energie belooft de consument goedkopere energie en is een energiebron die geen broeikasgassen en andere verontreinigende stoffen uitstoot. Maar critici wijzen er al snel op dat dit rooskleurige plaatje niet helemaal klopt.
Zonne-energie brengt zijn eigen milieuproblemen met zich mee op het gebied van landgebruik, waterverbruik, emissies en het gebruik van gevaarlijke stoffen. Laten we eens “ons licht schijnen” over deze milieueffecten, en bepalen of het goede opweegt tegen het slechte als het gaat om zonne-energie en het milieu.
Landgebruik
De gevolgen voor het landgebruik van zonne-energieprojecten hangen af van de schaal. Kleine zonnepanelen op daken zijn geen punt van zorg. Grootschaligere projecten kunnen echter veel onroerend goed in beslag nemen.
Afhankelijk van de topografie, de intensiteit van de zonne-energie en het type zonnetechnologie kunnen grote systemen een oppervlakte van 3,5 tot 16,5 hectare per megawatt opwekking beslaan. (Een MW-uur kan ongeveer 650 huizen bedienen, min of meer.)
Zoals de Union of Concerned Scientists (UCS) opmerkt, kunnen grote zonne-installaties “zorgen baren over landdegradatie en habitatverlies.”
In tegenstelling tot windenergieprojecten, die naast landbouwgrond kunnen bestaan, is er bij grote zonne-energie-installaties weinig kans op een gedeeld gebruiksmodel, omdat deze de plaatselijke flora en fauna kunnen verstoren. Dit probleem kan worden ondervangen door gebruik te maken van locaties met een lage waarde, zoals oude industrieterreinen, verlaten mijnterreinen of langs transport- en transmissiecorridors.
Waterverbruik
Wat het waterverbruik betreft, is het belangrijk op te merken dat er twee hoofdtypen zonne-energietechnologie zijn:
- Photovoltaïsche (PV) zonnecellen
- Concentrerende thermische zonnecentrales (CSP)
Solar PV gebruikt geen water bij de elektrische opwekking, terwijl CSP-projecten wel water verbruiken. Het werkelijke waterverbruik hangt af van variabelen zoals het ontwerp van de installatie, de locatie en het gebruikte type koelsysteem.
Volgens UCS onttrekken CSP-installaties die gebruikmaken van natte-recirculatietechnologie met koeltorens tussen de 600 en 650 gallon water per megawattuur elektriciteitsproductie. Met droge-koelingstechnologie kan het waterverbruik met 90% worden verminderd, maar dit kan leiden tot hogere kosten en een lager rendement.
Een mogelijk punt van zorg is dat sommige van de beste plaatsen voor zonne-energie toevallig ook de droogste klimaten hebben en over het slechtst beschikbare water beschikken. Daarom is watervoorziening een belangrijke overweging als het gaat om zonne-energieprojecten.
Gevaarlijke stoffen
Bij het fabricageproces van PV-cellen worden verschillende gevaarlijke stoffen gebruikt. Voor het reinigen en zuiveren van het halfgeleideroppervlak worden vooral chemicaliën gebruikt, waaronder stoffen als zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur, waterstoffluoride, 1,1,1-trichloorethaan en aceton.
Fabrikanten moeten voldoen aan wettelijke eisen om ervoor te zorgen dat werknemers geen schade ondervinden van blootstelling aan gevaarlijke chemicaliën, en dat dergelijke stoffen op de juiste wijze worden verwijderd.
Dunne-film PV-cellen bevatten giftige stoffen zoals galliumarsenide, koper-indium-gallium-diselenide, en cadmium-telluride. Hoewel onjuiste behandeling of verwijdering tot ernstige milieuproblemen kan leiden, zijn fabrikanten zeer gemotiveerd om deze zeer waardevolle materialen te recyclen in plaats van ze naar de stortplaats te sturen.
Toxische materialen zijn verbonden met elke vorm van energieopwekking. Steenkool moet met chemicaliën worden gereinigd en verbrand, voor kernenergie is hoogradioactief materiaal nodig, en windturbines maken gebruik van metaal dat moet worden gedolven en verwerkt. Geen enkele energiesoort is ideaal, maar sommige zijn duidelijk beter dan andere, zoals blijkt uit de vergelijkende levenscyclusemissies die in de volgende paragraaf worden besproken.
Levenscyclusemissies
Zonne-energie verdient haar stellaire reputatie als energiebron door het feit dat er geen broeikasgassen vrijkomen tijdens het gebruik. De uitstoot van broeikasgassen vindt echter wel plaats in andere fasen van de levenscyclus van zonne-energie. Deze fasen omvatten de winning van grondstoffen, de fabricage, het transport, de installatie, het onderhoud, de buitenbedrijfstelling en de ontmanteling.
Deze aanvankelijke investering in energie wordt echter terugverdiend door 30 jaar milieuvriendelijke energieopwekking. Met fossiele brandstoffen opgewekte energie blijft daarentegen voortdurend broeikasgassen uitstoten.
“Ja, fotovoltaïsche zonne-energie vergt vooraf grote hoeveelheden energie om de materialen te ontginnen en te produceren,” merkt een artikel op, “maar wanneer die uitstoot wordt gespreid over een 30-jarig opwekkingsprofiel is de uitstoot/kWh veel gunstiger.”
De meeste schattingen laten zien dat zonne-energie, over de gehele levenscyclus, veel minder kooldioxide-equivalent produceert dan aardgas, en dramatisch minder dan steenkool. Volgens UCS ligt de CO2-uitstoot van PV-systemen tussen 0,07 en 0,18 pond kooldioxide-equivalent per kilowattuur, terwijl CSP-systemen tussen 0,08 en 0,2 pond CO2-equivalent genereren. Deze cijfers zijn veel lager dan de levenscyclusemissies voor aardgas (0,6-2 pond CO2E/kWh) en steenkool (1,4-3,6 pond CO2E/kWh).