सरल शब्दों में कहें तो, जब हम फोटोवोल्टिक प्रणालियों के पर्यावरणीय प्रभावों पर चर्चा करते हैं, तो हम सौर ऊर्जा प्रणालियों के पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभावों पर चर्चा कर रहे होते हैं।
सूर्य एक विशाल ऊर्जा स्रोत है जिसकी खोज हाल ही में हुई है। यह प्रचुर मात्रा में संसाधन प्रदान करता है जिससे टिकाऊ, स्वच्छ और प्रदूषण रहित बिजली का उत्पादन किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि इससे कोई ऐसा उत्सर्जन नहीं होता जो वैश्विक तापवृद्धि में योगदान दे ।
हाल के वर्षों में यह पाया गया है कि पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों को अंततः विस्थापित करने की आशा के साथ सौर ऊर्जा को विश्व स्तर पर उपयोग के लिए कैप्चर और संग्रहीत किया जा सकता है। हर किसी का ध्यान हरित ऊर्जा स्रोतों की ओर जाने के साथ, सौर ऊर्जा तेजी से महत्वपूर्ण हो गई है।
वर्तमान में, सौर ऊर्जा वैश्विक बिजली उत्पादन का 1.7% हिस्सा है। उत्पादन तकनीक और प्रयुक्त सामग्री दोनों में महत्वपूर्ण प्रगति देखी गई है।
फोटोवोल्टिक प्रणालियों के पर्यावरणीय प्रभाव
इससे पहले कि सौर ऊर्जा को वास्तव में स्वच्छ ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सके, कुछ पर्यावरणीय बाधाओं को अभी भी संबोधित करने की आवश्यकता है। उनमें से हैं
- भूमि उपयोग
- पानी का उपयोग
- जल, वायु और मिट्टी संसाधनों पर प्रभाव
- खतरनाक सामग्री
- सौर पैनल उत्पादन
- अर्धचालक सफाई
- प्रदूषक और सौर अपशिष्ट
- खनन के पर्यावरणीय जोखिम
- सौर पैनलों के परिवहन का पर्यावरणीय प्रभाव
1. भूमि उपयोग
बड़े पैमाने पर लगाए जाने वाले सौर ऊर्जा संयंत्रों से आवासों के नुकसान और भूमि क्षरण की चिंताएं उत्पन्न हो सकती हैं , यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे कहाँ स्थित हैं। आवश्यक कुल भूमि क्षेत्र प्रौद्योगिकी, स्थान, स्थलाकृति और सौर ऊर्जा की तीव्रता के अनुसार भिन्न-भिन्न होता है।
यूटिलिटी-स्केल फोटोवोल्टिक सिस्टम के लिए प्रति मेगावाट 3.5 से 10 एकड़ की आवश्यकता होने का अनुमान है, जबकि सीएसपी सुविधाओं के लिए 4 से 16.5 एकड़ प्रति मेगावाट की आवश्यकता होने का अनुमान है।
पवन सुविधाओं की तुलना में सौर प्रतिष्ठानों में कृषि उपयोग के साथ सह-अस्तित्व की संभावना कम है। हालाँकि, यूटिलिटी-स्केल सौर प्रणालियाँ कम वांछनीय क्षेत्रों, जैसे कि ब्राउनफील्ड्स, पूर्व खदान स्थलों, या मौजूदा ट्रांसमिशन और ट्रैफ़िक लाइनों में स्थापित करके पर्यावरण पर उनके नकारात्मक प्रभावों को कम कर सकती हैं।
छोटे सौर पीवी सरणियों का भूमि उपयोग पर कम प्रभाव पड़ता है और इन्हें आवासीय या वाणिज्यिक संपत्तियों पर स्थापित किया जा सकता है।
2. जल का उपयोग
सौर फोटोवोल्टिक सेल पानी की आवश्यकता के बिना बिजली उत्पन्न कर सकते हैं। फिर भी, किसी भी अन्य विनिर्माण प्रक्रिया की तरह, सौर पीवी घटकों के उत्पादन में कुछ पानी का उपयोग किया जाता है।
अन्य ताप विद्युत संयंत्रों की तरह ही, केंद्रित सौर तापीय संयंत्रों (सीएसपी) में शीतलन के लिए पानी आवश्यक है। शीतलन प्रणाली का प्रकार, संयंत्र का स्थान और संयंत्र का डिज़ाइन, ये सभी कारक पानी की खपत को प्रभावित करते हैं।
प्रत्येक मेगावाट-घंटे बिजली उत्पन्न करने के लिए, कूलिंग टावरों और वेट-रीसर्क्युलेटिंग तकनीक वाले सीएसपी संयंत्र 600-650 गैलन पानी निकालते हैं। क्योंकि पानी भाप के रूप में नष्ट नहीं होता है, वन-थ्रू कूलिंग तकनीक का उपयोग करने वाली सीएसपी सुविधाओं में पानी निकासी का स्तर अधिक होता है लेकिन समग्र रूप से पानी का उपयोग कम होता है।
ड्राई-कूलिंग तकनीक लागू होने पर सीएसपी सुविधाओं में लगभग 90% कम पानी का उपयोग होता है। हालाँकि, कम दक्षता और बढ़ा हुआ खर्च इन जल बचत से जुड़ी लागतें हैं। इसके अलावा, ड्राई-कूलिंग तकनीक की दक्षता 100 डिग्री फ़ारेनहाइट से ऊपर नाटकीय रूप से कम हो जाती है।
3. जल, वायु और मिट्टी संसाधनों पर प्रभाव
बड़े पैमाने पर सौर सुविधा विकास के लिए ग्रेडिंग और क्लीयरिंग की आवश्यकता होती है, जो जल निकासी मार्गों को बदलता है, मिट्टी को संकुचित करता है और कटाव को बढ़ाता है।
शुष्क वातावरण में शीतलन के लिए केंद्रीय टावर प्रणालियों द्वारा पानी की खपत एक चिंता का विषय है क्योंकि पानी की बढ़ती मांग उपलब्ध आपूर्ति पर दबाव डाल सकती है और सुविधाओं से रासायनिक रिसाव का कारण बन सकती है जो भूजल या आसपास के क्षेत्र को दूषित कर सकता है।
सौर ऊर्जा सुविधाओं का निर्माण किसी भी बड़े औद्योगिक परिसर को विकसित करने की तरह, वायु गुणवत्ता के लिए जोखिम पैदा कर सकता है। इन खतरों में मिट्टी से होने वाली बीमारियों का प्रसार और वायुजनित कणों में वृद्धि शामिल है जो जल आपूर्ति को दूषित करते हैं।
4. खतरनाक सामग्री
पीवी सेल उत्पादन प्रक्रिया में कई खतरनाक यौगिकों का उपयोग किया जाता है; इनमें से अधिकांश सामग्रियों का उपयोग अर्धचालक सतह को साफ और शुद्ध करने के लिए किया जाता है। इन पदार्थों में हाइड्रोक्लोरिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड, नाइट्रिक एसिड, हाइड्रोजन फ्लोराइड, 1,1,1-ट्राइक्लोरोइथेन और एसीटोन शामिल हैं।
वे सामान्य अर्धचालक व्यवसाय में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों से तुलनीय हैं। सेल का प्रकार, आवश्यक सफाई की डिग्री और सिलिकॉन वेफर का आकार सभी नियोजित रसायनों की मात्रा और प्रकार को प्रभावित करते हैं।
सिलिकॉन धूल में सांस लेने वाले श्रमिकों के लिए चिंताएं हैं। श्रमिकों को जहरीले रसायनों के संपर्क में आने से रोकने और यह गारंटी देने के लिए कि विनिर्माण अपशिष्ट उत्पादों का उचित निपटान किया जाता है, पीवी निर्माताओं को अमेरिकी नियमों का पालन करना आवश्यक है।
पारंपरिक सिलिकॉन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की तुलना में, पतली-फिल्म पीवी कोशिकाओं में कई अधिक खतरनाक घटक होते हैं, जैसे गैलियम आर्सेनाइड, कॉपर-इंडियम गैलियम डिसेलेनाइड और कैडमियम टेलुराइड। इन वस्तुओं का अपर्याप्त प्रबंधन और निपटान पर्यावरण या सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण जोखिम पैदा कर सकता है।
इसलिए, निर्माता यह सुनिश्चित करने के लिए वित्तीय रूप से प्रेरित होते हैं कि इन बेहद कीमती और अक्सर असामान्य सामग्रियों को त्यागने के बजाय पुनर्नवीनीकरण किया जाता है।
5. सौर पैनल उत्पादन
सौर पैनलों के निर्माण में औद्योगिक सामग्री, जीवाश्म ईंधन और बड़ी मात्रा में पानी सहित कई संसाधनों का उपयोग होता है। सौर पैनलों के निर्माण में उपयोग किया जाने वाला मुख्य ऊर्जा स्रोत कोयला है, जो कार्बन उत्सर्जन में वृद्धि से सीधे तौर पर जुड़ा हुआ है।
सोलर पैनल बनाने की प्रक्रिया में सोडियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड दोनों का उपयोग किया जाता है। इन दोनों के लिए खतरनाक अपशिष्ट जल के प्रबंधन और उन्मूलन के बारे में सख्त नियम आवश्यक हैं। इस बीच, सौर पैनलों का उत्पादन करने वाली सुविधाओं के श्रमिकों को इन खतरनाक पदार्थों से संरक्षित करने की आवश्यकता है। इसमें नियंत्रित सुरक्षा उपाय शामिल हैं।
अध्ययनों के अनुसार, उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, सिलिकॉन कण पर्यावरण में छोड़े जाते हैं और उन लोगों में सिलिकोसिस का कारण बनते हैं जो उनके संपर्क में आते हैं। यह प्रदर्शित किया गया है कि जो व्यक्ति उत्पादन प्रक्रिया के दौरान सिलिकॉन कणों के संपर्क में आते हैं उनमें सिलिकोसिस विकसित हो सकता है।
6. अर्धचालक सफाई
फोटोवोल्टिक (पीवी) कोशिकाएं अर्धचालक वेफर्स से बनी होती हैं जिन्हें जहरीले रासायनिक पदार्थों का उपयोग करके साफ किया जाता है। इनमें सल्फ्यूरिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड होते हैं।
क्षति को खत्म करने और उचित सतह बनावट बनाने के लिए, यह सफाई प्रक्रिया महत्वपूर्ण है। दूसरी ओर, हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड, ऊतकों को संक्षारित कर सकता है और हड्डियों को विकैल्सीकृत कर सकता है, जिससे यह असुरक्षित व्यक्ति के लिए घातक हो सकता है। इसे बहुत सावधानी से संभालना और निपटाना चाहिए।
चूंकि सोडियम हाइड्रॉक्साइड को संभालना और निपटाना आसान है और कर्मचारियों के स्वास्थ्य के लिए जोखिम कम है, इसलिए यह एक सुरक्षित विकल्प हो सकता है।
7. प्रदूषक और सौर अपशिष्ट
चूँकि पैनलों के पहले कुछ स्थापित सेट अब समाप्त होने लगे हैं, पुराने सौर पैनलों के पुनर्चक्रण की समस्या ने अधिक ध्यान आकर्षित नहीं किया है। समाप्त हो चुके फोटोवोल्टिक पैनलों को संभालना अब एक गंभीर मुद्दा बनता जा रहा है क्योंकि उनकी समाप्ति तिथि करीब आ रही है।
हालाँकि सौर पैनलों में सीसा और कैडमियम मौजूद होते हैं - ये दोनों कैंसर का कारण बनते हैं - वे मुख्य रूप से कांच से बने होते हैं। परिणामस्वरूप, प्रदूषकों की सुरक्षा को लेकर चिंताएँ हैं। इन घटकों को पुनर्चक्रित करने के लिए अशुद्धता हटाने में अतिरिक्त लागत आएगी।
वर्तमान में, पुराने सौर पैनलों को अक्सर कूड़े के ढेरों में फेंक दिया जाता है क्योंकि उनका आसानी से पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता है। इन पैनलों में हानिकारक रसायन होते हैं, इसलिए इस तकनीक से पर्यावरण को गंभीर खतरा है।
वर्षा जल में कैडमियम को बहाकर ले जाने की क्षमता होती है, जो बाद में मिट्टी में समा जाता है और आसपास के वातावरण को दूषित कर देता है।
8. खनन के पर्यावरणीय जोखिम
अधिकांश आधुनिक प्रौद्योगिकी अपने निर्माण में दुर्लभ खनिजों का उपयोग करती है। इसके समान, फोटोवोल्टिक पैनल 19 से अधिक असामान्य खनिजों का उपयोग करते हैं।
ये सीमित संसाधन हैं जिनका उपयोग दुनिया भर में कई स्थानों पर परिश्रमपूर्वक किया जाता है। जैसे-जैसे राष्ट्र नवीकरणीय ऊर्जा के उत्पादन को बढ़ाने और प्रौद्योगिकी के लिए उपभोक्ता की मांग को पूरा करने के लिए काम कर रहे हैं, इन खनिजों की अविश्वसनीय रूप से उच्च मांग है।
अनुसंधान इंगित करता है कि जबरदस्त मांग को पूरा करने और इस हरित क्रांति को बढ़ावा देने के लिए फोटोवोल्टिक पैनलों में उपयोग किया जाने वाला एक घटक इंडियम पर्याप्त नहीं होगा।
ये परिणाम चिंताजनक हैं, और खनन का प्रभाव इन्हें और भी भयावह बना देता है। यह सिद्ध हो चुका है कि खनन से भू-संक्षिप्त भूमि धंसने, जैव विविधता के क्षय और आसपास के जलधाराओं में अत्यधिक अम्लीय धातु अपशिष्ट के कारण प्रदूषण होता है।
9. सौर पैनलों के परिवहन का पर्यावरणीय प्रभाव
सौर पैनलों से होने वाला परिवहन संबंधी उत्सर्जन एक अतिरिक्त समस्या है। हालांकि सौर पैनलों का निर्माण विश्व भर में होता है, लेकिन इनका उत्पादन मुख्य रूप से चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में होता है। इसके अलावा, एक देश में बने सौर पैनलों के पुर्जों को दूसरे देश में भेजना पड़ सकता है।
सच कहें तो, किसी भी प्रकार के सौर पैनल के उत्पादन प्रक्रिया के प्रत्येक चरण से जुड़े सटीक कार्बन फुटप्रिंट का अनुमान लगाना चुनौतीपूर्ण है । सौर पैनल उत्पादन के पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभावों का व्यापक अध्ययन या दस्तावेजीकरण नहीं किया गया है।
हालांकि, रिपोर्टों के अनुसार, मैटेरियल्स रिसर्च ट्रांसपेरेंसी पर गठबंधन सौर पैनलों के खनन, निर्माण और शिपिंग के कार्बन फुटप्रिंट को मापने और सार्वजनिक करने का प्रयास कर रहा है।
यह उल्लेखनीय है कि सौर पैनलों के उत्पादन के दौरान उत्पन्न कार्बन उत्सर्जन की मात्रा पारंपरिक ऊर्जा सुविधाओं की तुलना में कहीं कम है और कोयला खनन , फ्रैकिंग या तेल ड्रिलिंग की तुलना में बहुत कम है ।
हालाँकि, सौर पैनलों के साथ एक आम समस्या यह है कि उनके सामान्य 25 साल के जीवनकाल के बाद उनका क्या होता है, जो आउटपुट से परे चला जाता है।
निष्कर्ष
हालाँकि सौर ऊर्जा दोषरहित नहीं है, सामान्य तौर पर, इसका पर्यावरण और वित्तीय पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है।
हाँ, खनन और सौर पैनलों के उत्पादन में भारी मात्रा में ऊर्जा लगती है, और हाँ, इस प्रक्रिया में रसायनों का उपयोग शामिल होता है। हालाँकि, डेटा जो इंगित करता है उसके विपरीत, ये दो निर्विवाद तथ्य यह नहीं दर्शाते हैं कि सौर पैनलों का शुद्ध नकारात्मक प्रभाव पड़ता है।
दो साल से भी कम समय में, सौर पैनल के उत्पादन में उपयोग की गई ऊर्जा की वसूली की जाएगी। यहां तक कि जब उत्पादन और प्रसंस्करण चरणों के दौरान सौर ऊर्जा पर विचार किया जाता है, तब भी उत्पादित उत्सर्जन जीवाश्म ईंधन का उपयोग करके समान मात्रा में ऊर्जा का उत्पादन करने की तुलना में 3-25 गुना कम होता है।
सौर ऊर्जा के उपयोग से किसी भी जीवाश्म ईंधन, विशेषकर कोयले के उपयोग की तुलना में कम उत्सर्जन होता है, जो इसे एक बहुत ही लाभप्रद तकनीक बनाता है।