Emisiones De Carbono

Los paneles solares de última generación mejoran la eficiencia, pero pueden conllevar riesgos tóxicos

A medida que nuestro planeta avanza hacia una emergencia climática, algunos esperan que la energía renovable venga al rescate.

La tecnología solar fotovoltaica (PV) ha crecido constantemente desde su creación Desarrollado por Bell Labs 1954.Ahora es escalable, se integra fácilmente con otras tecnologías energéticas, incluidas las baterías, y costo del modulo (comúnmente conocidos como paneles) ha disminuido en un 80% desde 2009.

Décadas de mejoras en los procesos de ingeniería y fabricación han dado como resultado módulos solares cristalinos a base de silicio de eficiencia modesta y bajo impacto que llenan techos y campos en todo el mundo.

Todo esto cambiará con las nuevas tecnologías basadas en técnicas de fabricación que utilizan productos químicos más tóxicos, incluidos los nanomateriales. Los módulos solares de próxima generación tienen un gran potencial, pero pueden ser más tóxicos de lo que esperábamos.

fruta madura

Las células solares, las unidades que convierten la luz en electricidad, se encapsulan en varios revestimientos y se utilizan para construir caminos, aceras y ciclovías solares.Esta Estación Espacial Internacional Muchos satélites también se basan en esta tecnología, y los vehículos eléctricos más nuevos, como el Tesla Cybertruck, ofrecen módulos solares a bordo para cargar.

Mia proyecto La Universidad Thompson Rivers muestra cómo Canadá hace precisamente eso. El proyecto, conocido como Solar Compass, es parte del primer sistema de pasarelas con energía solar de Canadá.

Instalado en octubre de 2017, Solar Compass es una asociación entre la Universidad de Thompson Rivers y Solar Earth Technologies.
(Michael Mehta)

de acuerdo a un pronóstico Lanzamiento de la AIE 2019:

«La capacidad de energía renovable se expandirá en un 50 % entre 2019 y 2024, liderada por la energía solar fotovoltaica. Este aumento de 1200 GW es equivalente a la capacidad instalada total en los EE. UU. en la actualidad. Solo la energía solar fotovoltaica representa casi la mitad del crecimiento proyectado. 60 % , y la energía eólica terrestre representa una cuarta parte”.

En 2018, Estimaciones del Foro Económico Mundial Durante los próximos cinco años, se instalarán 70.000 módulos solares cada hora en todo el mundo.

Según un dato, en 2016 la energía solar fotovoltaica en Canadá redujo el equivalente a 2,1 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono. calculadora Proporcionado por la Agencia Internacional de Energías Renovables.

huella ambiental

Las células de silicio cristalino son la tecnología más utilizada en la actualidad, Ocupar más del 90% del mercado globalEl análisis del ciclo de vida muestra que superan a la mayoría de las otras fuentes de energía.

La eficiencia de conversión (la fracción de energía solar convertida en electricidad utilizable) de la mayoría de los módulos comerciales es 15-20%.

metanálisis El Laboratorio Nacional de Energías Renovables estima que la huella ambiental de dichos módulos solares es menos de la mitad que la de la energía nuclear y el 28% de la de la energía del carbón.

Bandeja del módulo solar de silicio cristalino antes de la instalación.
(Michael Mehta)

Los módulos solares de próxima generación prometen mayores eficiencias de conversión, menores costos y utilizarán menos materias primas para la fabricación. Muchos de estos tipos de módulos más nuevos contienen productos químicos altamente tóxicos.

Módulos solares de próxima generación

Varios módulos solares de película delgada están disponibles o en desarrollo.Se fabrican utilizando aprox. uno porciento El silicio necesario para hacer módulos de silicio cristalino, pero sus eficiencias de conversión están solo en el rango del 6%.

Flexibles, livianos y duraderos, se pueden unir directamente a superficies curvas, como vidrio, acero inoxidable o plástico.Sin embargo, pueden degradar Más rápido que el silicio cristalino, acortando así la vida útil.

Los módulos de película delgada de telururo de cadmio son Segunda tecnología fotovoltaica (PV) más común en el mundoActualmente representan el 5% del mercado mundial.Se pueden fabricar rápidamente y BaratoLas pruebas de laboratorio muestran su eficiencia de conversión hasta 22,1%.

Dado que el cadmio es un contaminante bien conocido, existen muchas preocupaciones sobre la química de estos módulos.posible tóxico para los humanos y plantas y animales.

Películas, pinturas y revestimientos

Las películas orgánicas comienzan con un rollo de plástico delgado.Compuestos fotovoltaicos, incluidos nanomateriales como carbofullereno, una forma molecular de carbono, que luego se disuelve en la tinta, Impresión en una película

Estas películas se pueden aplicar a fachadas de edificios, aptas para encapsular en acristalamientos, como Proceso de laminaciónEsta película es súper ligera, flexible y personalizable.ellos son 20 veces más ligero que el papel de oficina.

Si bien es prometedor, la energía solar de película delgada actualmente es química y físicamente inestable, lo que reduce su confiabilidad y su vida útil general. Su menor eficiencia también significa que se necesita más espacio para lograr la producción de energía equivalente a los módulos solares cristalinos.

Una aplicación futura prometedora de la energía solar es el desarrollo de pinturas y recubrimientos que pueden generar electricidad.utilizando nanomateriales puntos cuánticos, un cristal artificial que puede transportar electrones como un semiconductor, materiales que algún día podrían usarse en edificios, vehículos y otras estructuras.

La naturaleza delgada del material plantea algunos desafíos a la durabilidad y uniformidad de la aplicación.Los recubrimientos solares pueden acercarse 10% de eficiencia, lo que puede hacer factible esta tecnología dada la gran cantidad de superficie en nuestro entorno construido.

Compensación eficacia-toxicidad

Décadas de experiencia con módulos solares de silicio cristalino han aportado muchas mejoras. El principal de ellos es la reducción constante de la huella ambiental de estos módulos.

Pero muchas tecnologías solares de próxima generación se basan en nanomateriales, incluidos metales pesados ​​tóxicos como el plomo y el cadmio.Actual Sistema regulatorio Puede que no sea suficiente para evaluar y gestionar los riesgos que plantean los nanomateriales para la salud humana y el medio ambiente.

Las tecnologías solares de próxima generación, especialmente las tecnologías de película delgada, son muy prometedoras. Sin embargo, necesitamos una comprensión más completa de sus huellas tóxicas, mejores regímenes regulatorios de nanomateriales, procesos de fabricación más limpios y más esquemas de reciclaje de módulos solares para aprovechar realmente los beneficios de sostenibilidad que la energía solar ofrece a la humanidad.

Hasta que se resuelvan estos problemas, debemos sentirnos seguros al usar nuestra generación actual de módulos de silicio cristalino. Representan un compromiso excelente entre eficacia y toxicidad, al mismo tiempo que desempeñan un papel en la lucha contra el cambio climático antropogénico.

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