सिलिकॉन पीवी पैनलों का एलसीए
प्रोजेक्ट डेटावैकल्पिक ऊर्जा प्रौद्योगिकियाँ जैसे फोटोवोल्टिक मॉड्यूल (चित्र 1) दुनिया भर में अधिक लोकप्रिय हो रही हैं। 2008 में, पहली बार, वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों में विश्वव्यापी निवेश ने जीवाश्म ईंधन की तुलना में अधिक निवेशकों को आकर्षित किया, जिससे तेल, प्राकृतिक गैस और कोयले में 110 बिलियन डॉलर के नए निवेश के मुकाबले 155 बिलियन डॉलर की शुद्ध पूंजी प्राप्त हुई। अकेले सौर ऊर्जा ने 2004 में दुनिया भर में $6.5 बिलियन का राजस्व अर्जित किया, और 2010 के लिए $18.5 बिलियन के अनुमानित राजस्व के साथ इसके लगभग तीन गुना होने की उम्मीद है।
प्रदूषण और वैश्विक जलवायु परिवर्तन के संबंध में अधिक जागरूकता और चिंताओं के कारण वैकल्पिक ऊर्जा प्रौद्योगिकियाँ दुनिया भर में तेजी से लोकप्रिय हो रही हैं । वैकल्पिक ऊर्जा प्रौद्योगिकियाँ उन स्रोतों से उपयोगी ऊर्जा प्राप्त करने के लिए एक नया विकल्प प्रदान करती हैं जिनका ग्रह पर पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है। लेकिन कितना कम?
सिलिकॉन-आधारित फोटोवोल्टिक्स [1] के शुद्ध ऊर्जा विश्लेषण की पिछली प्रकाशित समीक्षा में पाया गया कि सभी प्रकार के सिलिकॉन (अनाकार, पॉलीक्रिस्टलाइन और एकल क्रिस्टल)-आधारित पीवी अपने जीवनकाल में उनके उत्पादन में उपयोग की तुलना में कहीं अधिक ऊर्जा उत्पन्न करते हैं। सभी आधुनिक सिलिकॉन पीवी 5 साल से कम समय में ऊर्जा के मामले में खुद के लिए भुगतान करते हैं - यहां तक कि अत्यधिक उप-इष्टतम परिनियोजन परिदृश्यों में भी।
यह लेख सिलिकॉन फोटोवोल्टिक (पीवी) पैनलों के उत्पादन और आजीवन उपयोग से जुड़े सभी पर्यावरणीय प्रभावों की पड़ताल करता है।
अंतर्वस्तु
जीवन चक्र मूल्यांकन (एलसीए) क्या है?
जीवन चक्र मूल्यांकन (एलसीए) उत्पादन से निपटान तक किसी उत्पाद या प्रक्रिया के पर्यावरणीय प्रभावों का मूल्यांकन करता है। [2] एक एलसीए किसी उत्पाद के उत्पादन और उपयोग के लिए आवश्यक सामग्री और ऊर्जा इनपुट, इसके उपयोग से जुड़े उत्सर्जन और निपटान या पुनर्चक्रण के पर्यावरणीय प्रभावों की जांच करता है। एलसीए पर्यावरणीय शमन जैसी बाहरी लागतों की भी जांच कर सकता है, जो किसी उत्पाद के उत्पादन या उपयोग से आवश्यक हो जाती हैं। [3]
सिलिकॉन पीवी पैनल जीवन चक्र मूल्यांकन
निम्नलिखित अनुभाग में सिलिकॉन पीवी पैनलों का संक्षिप्त जीवनचक्र विश्लेषण शामिल है। चर्चा किए गए जीवनचक्र कारकों में शामिल हैं: उत्पादन के लिए आवश्यक ऊर्जा, जीवनचक्र कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन, और पीवी पैनलों के उपयोगी जीवन के दौरान उत्पन्न सभी प्रदूषण उत्सर्जन: परिवहन, स्थापना, संचालन और निपटान।
उत्पादन के लिए ऊर्जा आवश्यकताएँ
फोटोवोल्टिक्स का विनिर्माण स्थापित पीवी मॉड्यूल का सबसे अधिक ऊर्जा गहन कदम है। जैसा कि चित्र 2 में देखा गया है, फोटोवोल्टिक वेफर्स के लिए आवश्यक उच्च शुद्धता वाले सिलिकॉन में सिलिका रेत को परिवर्तित करने के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। उच्च ऊर्जा सामग्री एल्यूमीनियम फ्रेमिंग और ग्लास छत के अलावा पीवी मॉड्यूल का संयोजन एक और संसाधन गहन कदम है।
सिलिकॉन फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के पर्यावरणीय प्रभाव में तीन मुख्य घटकों का उत्पादन शामिल है: फ्रेम, मॉड्यूल, और रैक और इन्वर्टर जैसे सिस्टम के संतुलन घटक। [3] ग्रीनहाउस गैसें ज्यादातर मॉड्यूल उत्पादन (81%) के कारण होती हैं, इसके बाद सिस्टम का संतुलन (12%) और फ्रेम (7%) होता है [3] )। उत्पादन चक्र की संसाधन आवश्यकताओं को चित्र 3 में संक्षेपित किया गया है।
जीवनचक्र कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन
जीवनचक्र कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन फोटोवोल्टिक प्रणालियों से संबंधित सामग्रियों के उत्पादन, परिवहन या स्थापना के कारण होने वाले उत्सर्जन को संदर्भित करता है। स्वयं मॉड्यूल के अलावा, विशिष्ट स्थापना में विद्युत केबल और एक धातु रैक शामिल हैं। ग्राउंड-माउंटेड फोटोवोल्टिक सिस्टम में एक ठोस नींव भी शामिल है। दूरस्थ स्थापनाओं को स्थानीय विद्युत ग्रिड में बिजली के संचरण के लिए अतिरिक्त बुनियादी ढांचे की आवश्यकता हो सकती है। सामग्रियों के अलावा, जीवन चक्र विश्लेषण में कारखाने, गोदाम और स्थापना स्थल के बीच फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के परिवहन के दौरान वाहनों से उत्सर्जित कार्बन डाइऑक्साइड शामिल होना चाहिए। चित्र 4 इन कारकों के सापेक्ष योगदान की तुलना पांच प्रकार के फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के जीवनकाल कार्बन डाइऑक्साइड प्रभावों से करता है। [5]
परिवहन उत्सर्जन
फोटोवोल्टेइक के जीवनचक्र उत्सर्जन में परिवहन का योगदान लगभग 9% है। [5] फोटोवोल्टिक मॉड्यूल, रैक और बैलेंस-ऑफ-सिस्टम हार्डवेयर (जैसे केबल, कनेक्टर और माउंटिंग ब्रैकेट) अक्सर विदेशों में उत्पादित किए जाते हैं और जहाज द्वारा संयुक्त राज्य अमेरिका में ले जाए जाते हैं। [6] संयुक्त राज्य अमेरिका के भीतर, इन घटकों को ट्रक द्वारा वितरण केंद्रों और अंततः स्थापना स्थल तक पहुंचाया जाता है।
स्थापना उत्सर्जन
स्थापना से जुड़े उत्सर्जन में वाहन उत्सर्जन, सामग्री की खपत और सिस्टम को स्थापित करने के लिए स्थानीय निर्माण गतिविधियों से जुड़ी बिजली की खपत शामिल है। ये गतिविधियाँ फोटोवोल्टिक प्रणाली के कुल जीवनचक्र उत्सर्जन का 1% से भी कम उत्पन्न करती हैं। [6]
ऑपरेशन उत्सर्जन
पीवी मॉड्यूल के उपयोग के दौरान कोई वायु या जल उत्सर्जन उत्पन्न नहीं होता है। पीवी मॉड्यूल के निर्माण के दौरान विलायक और अल्कोहल उत्सर्जन से एयरशेड प्रभावित होते हैं जो फोटोकैमिकल ओजोन निर्माण में योगदान करते हैं। क्वार्ट्ज, सिलिकॉन कार्बाइड, ग्लास और एल्यूमीनियम जैसे प्राकृतिक संसाधनों के निष्कर्षण से मॉड्यूल के निर्माण से वाटरशेड प्रभावित होते हैं। कुल मिलाकर, वर्तमान विश्वव्यापी ग्रिड बिजली को केंद्रीय पीवी प्रणालियों से बदलने से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन, मानदंड प्रदूषकों, भारी धातुओं और रेडियोधर्मी प्रजातियों में 89-98% की कमी आएगी। [7]
निपटान उत्सर्जन
सिलिकॉन फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के निपटान से कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ा है क्योंकि बड़े पैमाने पर इंस्टॉलेशन केवल 1980 के मध्य से ही उपयोग में हैं और फोटोवोल्टिक मॉड्यूल का जीवनकाल कम से कम 30 वर्ष है। [8] फ़थेनाकिस एट अल। (2005) [2] ने विशेष रूप से फोटोवोल्टिक मॉड्यूल के निपटान या पुनर्चक्रण पर उपलब्ध डेटा की कमी की पहचान की है, इसलिए इस विषय पर अधिक गहन जांच की आवश्यकता है।
अन्य ऊर्जा स्रोतों की तुलना में फोटोवोल्टिक्स का एलसीए
फोटोवोल्टिक ऊर्जा उत्पादन से जुड़ा कुल जीवनचक्र उत्सर्जन परमाणु ऊर्जा की तुलना में थोड़ा अधिक है (2006 तक, यह अब काफी कम हो गया है) लेकिन जीवाश्म ईंधन ऊर्जा उत्पादन की तुलना में कम है। कई ऊर्जा उत्पादन प्रौद्योगिकियों का जीवनचक्र ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन नीचे सूचीबद्ध है: [3]
- सिलिकॉन पीवी: 45 ग्राम/किलोवाट
- कोयला: 900 ग्राम/किलोवाट
- प्राकृतिक गैस: 400-439 ग्राम/किलोवाट
- परमाणु: 20-40 ग्राम/किलोवाट
अपने 20-30 साल के जीवनकाल के दौरान, सौर मॉड्यूल अपने उत्पादन के दौरान खपत की तुलना में अधिक बिजली उत्पन्न करते हैं। ऊर्जा लौटाने का समय सौर मॉड्यूल के लिए आवश्यक न्यूनतम उपयोगी जीवन की मात्रा निर्धारित करता है ताकि उस ऊर्जा को उत्पन्न किया जा सके जिसका उपयोग मॉड्यूल का उत्पादन करने के लिए किया गया था। जैसा कि तालिका 1 में दिखाया गया है, औसत ऊर्जा वापसी का समय 3-6 वर्ष है।
| देश | शहर | सौर विकिरण (kWh/m2) | अक्षांश | ऊंचाई (एम) | वार्षिक उत्पादन (kWh/kWp) | ईपीबीटी | ईआरएफ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ऑस्ट्रेलिया | सिडनी | 1614 | 33.55 | 1 | 1319 | 3.728 | 7.5 |
| ऑस्ट्रिया | वियना | 1108 | 48.2 | 186 | 906 | 5.428 | 5.2 |
| बेल्जियम | ब्रसेल्स | 946 | 50.5 | 77 | 788 | 6.241 | 4.5 |
| कनाडा | ओटावा | 1377 | 45.25 | 75 | 1188 | 4.14 | 6.8 |
| चेक रिपब्लिक | प्राहा | 1000 | 50.06 | 261 | 818 | 6.012 | 4.7 |
| डेनमार्क | कोपेनहेगन | 985 | 55.75 | 1 | 850 | 5.786 | 4.8 |
| फिनलैंड | हेलसिंकी | 956 | 60.13 | 0 | 825 | 5.961 | 4.7 |
| फ्रांस | पेरिस | 1057 | 48.52 | 32 | 872 | 5.64 | 5 |
| फ्रांस | मारसैल | 1540 | 43.18 | 7 | 1317 | 3.734 | 7.5 |
| जर्मनी | बर्लिन | 999 | 52.32 | 35 | 839 | 5.862 | 4.8 |
| जर्मनी | म्यूनिख | 1143 | 48.21 | 515 | 960 | 5.123 | 5.5 |
| यूनान | एथेंस | 1563 | 38 | 139 | 1278 | 3.848 | 7.3 |
| हंगरी | बुडापेस्ट | 1198 | 47.3 | 103 | 988 | 4.978 | 5.6 |
| आयरलैंड | डबलिन | 948 | 53.2 | 9 | 811 | 6.064 | 4.6 |
| इटली | रोम | 1552 | 41.53 | 15 | 1315 | 3.74 | 7.5 |
| इटली | मिलन | 1251 | 45.28 | 103 | 1032 | 4.765 | 5.9 |
| जापान | टोक्यो | 1168 | 35.4 | 14 | 955 | 5.15 | 5.4 |
| कोरियान गणतन्त्र | सोल | 1215 | 37.3 | 30 | 1002 | 4.908 | 5.7 |
| लक्समबर्ग | लक्समबर्ग | 1035 | 49.62 | 295 | 862 | 5.705 | 4.9 |
| नीदरलैंड | एम्स्टर्डम | 1045 | 52.21 | 1 | 886 | 5.551 | 5 |
| न्यूजीलेंड | वेलिंग्टन | 1412 | 41.17 | 21 | 1175 | 4.185 | 6.7 |
| नॉर्वे | ओस्लो | 967 | 59.56 | 13 | 870 | 5.653 | 5 |
| पुर्तगाल | लिस्बन | 1682 | 35.44 | 16 | 1388 | 3.543 | 7.9 |
| स्पेन | मैड्रिड | 1660 | 40.25 | 589 | 1394 | 3.528 | 7.9 |
| स्पेन | सेविला | 1754 | 37.24 | 5 | 1460 | 3.368 | 8.3 |
| स्वीडन | स्टॉकहोम | 980 | 59.21 | 16 | 860 | 5.718 | 4.9 |
| स्विट्ज़रलैंड | बर्न | 1117 | 46.57 | 524 | 922 | 5.334 | 5.2 |
| टर्की | अंकारा | 1697 | 39.55 | 1102 | 1400 | 3.513 | 8 |
| यूनाइटेड किंगडम | लंडन | 955 | 51.3 | 20 | 788 | 6.241 | 4.5 |
| यूनाइटेड किंगडम | एडिनबरा | 890 | 55.57 | 32 | 754 | 6.522 | 4.3 |
| संयुक्त राज्य अमेरिका | वाशिंगटन | 1487 | 38.52 | 14 | 1249 | 3.937 | 7.1 |
उदाहरण
संदर्भ
- ↑ जे. पीयर्स और ए. लाउ, "सिलिकॉन आधारित सौर कोशिकाओं से सतत ऊर्जा उत्पादन के लिए शुद्ध ऊर्जा विश्लेषण", अमेरिकन सोसाइटी ऑफ मैकेनिकल इंजीनियर्स सोलर 2002 की कार्यवाही: विश्वसनीय ऊर्जा अर्थव्यवस्था पर सूर्योदय, संपादक आर. कैंबेल-होवे, 2002। पीडीएफ
- ↑ऊपर जायें:2.0 2.1 फ़ेथेनाकिस, वीएम, ईए अलसेमा, और एमजे डी वाइल्ड-शोल्टेन (2005), फोटोवोल्टिक्स का जीवन चक्र मूल्यांकन: धारणाएं, आवश्यकताएं और चुनौतियां, आईईईई फोटोवोल्टिक्स विशेषज्ञ सम्मेलन, ऑरलैंडो, फ्लोरिडा।
- ↑ऊपर जायें:3.0 3.1 3.2 3.3 फ़ेथेनाकिस, वी., और ई. अलसेमा (2006), फोटोवोल्टिक्स ऊर्जा भुगतान समय, ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन और बाहरी लागत: 2004-2005 की शुरुआत, फोटोवोल्टिक्स में प्रगति, 14, 275-280।
- ↑ऊपर जायें:4.0 4.1 4.2 फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन का जीवन चक्र मूल्यांकन, ए. स्टॉपाटो, ऊर्जा, खंड 33, अंक 2, फरवरी 2008, पृष्ठ 224-232
- ↑ऊपर जायें:5.0 5.1 5.2 इटो, एम., के. काटो, के. कोमोटो, टी. किचिमी, और के. कुरोकावा (2007), 100 मेगावाट बहुत बड़े पैमाने पर पीवी (वीएलएस-पीवी) के लिए लागत और जीवन-चक्र विश्लेषण पर एक तुलनात्मक अध्ययन ) एम-सी, ए-सी, सीडीटीई और सीआईएस मॉड्यूल का उपयोग कर रेगिस्तान में सिस्टम, फोटोवोल्टिक्स में प्रगति, 16, 17-30
- ↑ऊपर जायें:6.0 6.1 इटो, एम., के. काटो, के. कोमोटो, टी. किचिमी, और के. कुरोकावा (2007), 100 मेगावाट बहुत बड़े पैमाने पर पीवी (वीएलएस-पीवी) के लिए लागत और जीवन-चक्र विश्लेषण पर एक तुलनात्मक अध्ययन एम-सी, ए-सी, सीडीटीई और सीआईएस मॉड्यूल का उपयोग कर रेगिस्तान में सिस्टम, फोटोवोल्टिक्स में प्रगति, 16, 17-30
- ↑ फ़ेथेनाकिस, वी., किम, एच., और ई. अलसेमा (2008), फोटोवोल्टिक जीवन चक्र से उत्सर्जन। पर्यावरण विज्ञान प्रौद्योगिकी, 42, 2168-2174।
- ↑ ल्यूक, ए., और एस. हेगेडस (2003), हैंडबुक ऑफ़ फोटोवोल्टिक साइंस एंड इंजीनियरिंग, विली, होबोकेन, एनजे।