Güneş Enerjisi Tamamen Temiz Enerji midir?
Yazan: Alice Masili
Çeviren: Burak Çankaya
Düzenleyen: Ümit Sözbilir
Özet: Son zamanlarda sıkça duyduğumuz “Yeşil Enerji” , ” Temiz Enerji ” gibi kavramlarla ve popülist yaklaşımlarla güneş enerjisi ile enerji üretimini sanki tamamen temiz enerjiymiş, doğaya hiç bir zararı yokmuş gibi gösterme çabaları mevcut. Bunun ekonomik, politik doğruculuk vb. gibi çeşitli sebepleri vardır elbet fakat bu yazımızda sizlere çok önemli bir kavramdan bahsedip, güneş enerji sistemlerinde kullanıla fotovoltaik panellerin üretim, ürünlerin gönderimi ve kullanım ömrü sonrasında çevreye yaptıkları olumsuz etkilerden bahsedeceğiz. Evet, Güneş enerji sistemleri karbon salımı yapmıyor olabilir fakat bu karbon ayak izi1 olmadığı anlamına gelmez. Şayet basit bir arama yaparsanız birincil2 ve ikincil3 karbon ayak izi olduğunu ve bu yazıdaki bahsettiğimizin ikincil tip ayak izi olduğunu anlayacak, insan elinin değdiği her sistemin doğaya öyle ya da böyle bir etkisi olduğunu göreceksiniz.
Giriş
Güneş görünüşte zehirli kirleticisi ve küresel ısınma üzerinde etkileri olmayan elektrik üretmek için sonsuz enerji kaynağıdır. Güneş enerji sistemleri (fotovoltaik, günısılar, güneş enerjisi) kesinlikle geleneksel enerji kaynaklarını ile karşılaştırıldığında önemli faydalar sunuyor, fakat bu her yönden avantajlı olduğu anlamına da gelmiyor. Peki fotovoltaik enerji, çevre üzerinde hiçbir olumsuz etkisi olmayan temiz bir enerji üretim yöntemi midir?
Amerikan Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı (NREL) tarafından belirtildiği gibi, doğrudan salımlara ek olarak, üretim aşamasından kullanımına ve kullanım ömrünün sona erdiği tüm yaşam döngüsü açısından yenilenebilir teknolojilerini göz önünde bulundurmalıyız. Bu anlamda, güneş enerjisi inşaat, kurulum ve devre dışı bırakma aşamalarının tüm evrelerinde önemli ve çok boyutlu çevresel etkilere sahiptir.
Fotovoltaik Paneller Zararlı mı?
Fotovoltaik panellerin üretimi hâlen ciddi bir karbon ayak izine sahiptir ve çevreye bir dizi zararlı sıvı veya gaz içeren atık oluştururlar. Bu bağlamda yapılan ilk şey, kuvarsın, kristalin silikonun ve panellerin yapımı için gerekli diğer malzemelerin çıkarılmasıdır. Ayrıca, metal bilimsel (metalürjik) silikon üretimi için büyük fırınlara, büyük miktarlarda karbondioksite, sülfit üretimine ve çok yüksek sıcaklıklara ihtiyaç vardır.
Dahası, çok kristalli silisyum elde etmek için gerekli kimyasal işlem, hidroklorik asit ve hidrojen ile tepkimeye girerek gerçekleşir ve bu da çok yüksek bir yan ürün olan silikon dört klorlu oluşumuna yol açar. Bu bir yan üründür ancak orantılı olarak kimyasal tepkimeyle üretilen yüksek saflıkta silikonun her bir parçası için silikon dört klorlu 3 ila 4 kat daha fazladır. En gelişmiş teknolojik süreçler, zehirli atıkların üretimini azaltmıştır. Örnek olarak, işlem sonrasında bunları diğer yüksek saflıktaki silikonların daha düşük maliyetlerle çıkarılması için yeniden işleyerek yeni maddelerin çıkarılması için gereken enerjiyi azaltmıştır.
Batı ülkeleri güneş paneli üretim yönteminin çevresel etkilerini azaltabilecek teknolojiler geliştiriyor olmasına rağmen bugün batıda montajı yapılan panellerin çoğu, batıya nazaran çevresel zararlarına daha az önem gösterdiği bilinen bölgelerde daha eski teknolojilerle üretiliyor.
Gerçek şu ki, dünyadaki fotovoltaik panel üretiminin yarısı Çin’de gerçekleşiyor. Genel olarak bir güneş panelinin, onu üretmek için yayılan karbondioksiti temizlemek için gereken enerjiyi üretmesi için yaklaşık 6 ay gerektiği tahmin edilmektedir. Ancak işin bu yönü büyük ölçüde üretim yerine bağlıdır. Örneğin Çin’de, enerjinin çoğu taşıl yakıtlardan, çoğunlukla da kömürden üretiliyor. Bu nedenle elektrik üretiminin karbon ayak izi ABD’nin 2 katıdır.
Sonuç olarak, ihracat için gerekli nakliye ve geri hizmet (lojistik) gibi diğer etmenler ve Çin’in en büyük küresel üretici olduğu gerçeği de dikkate alındığında, Avrupa’daki bir çatıya panel monte edildiğinde, üretilen karbon ayak izinin silinmesi için yaklaşık bir yıl gerekmektedir. Sonuç olarak Çin’de panel üretimi esnasında sera gazları artmaktadır. Güneş enerjisinin tamamen temiz enerji olmamasının sebebi tam olarak budur. Ayrıca hatalı veya kullanım ömrü dolan panellerin geri dönüşümleri çevre sorunlarına yol açar.
Güneş Panelinin Ömrü
Bir güneş paneli 30 yıl dayanır. Yaşam döngüsünün sonunda özel bir atık olarak işlem görmesi gerekir. Bakır, kurşun, galyum, selenyum, indiyum, kadmiyum ve tellür gibi zehirli maddelerin de olduğu birçok madde fotovoltaik paneli oluşturur. Bu metallerin ayrıştırılması ve geri kazanılması kolay bir işlem değildir. Sağlık için potansiyel olarak tehlikeli olan bu maddelerin kullanımı, panelde bulunan sağlığa zarar vermeyen cam, çoğuz (polimer) ve alüminyuma nazaran yüzde olarak daha azdır.
Fotovoltaikler nispeten yeni ürün olduğundan bugün bu atığı bir kaynağa dönüştürebilecek fotovoltaik panellerin geri dönüşüm endüstrisinin gelişiminin ilk aşamasıyla yüzleşmek zorundayız. Üretim aşamasında, fotovoltaik panellerde ve daha fazlasında malzemelerin üretimi için en uygun geri dönüşümün fazlasıyla değerli bir kaynak olduğunu anlamak zor değil. Bu dönüşümü yapabilmek için paneli sökmek ve onu oluşturan elemanları doğru bir şekilde ayırmak gerekir. Ayrıca, özellikle satın alma gücünün sınırlı olduğu gelişmekte olan ülkelerde kullanılmış panel pazarının geliştirilmesi de ilgi çekici olabilir.
Güneş enerjisinin bir başka olumsuz etkisi arazi kullanımıyla alakalıdır. Şebeke ölçeğinde bir güneş enerji santrali inşa etmek için geniş bir arazi alanı gereklidir. Bu mevcut arazi kullanımlarına müdahale edebilir. Çok dönümlük arazinin kullanılması, toprağın sıkışmasına, erozyona ve drenaj kanallarının değişmesine neden olabilecek arazinin temizlenmesine ve tesviyesine neden olabilir. Ek olarak, güneş enerji sistemleri, malzemelerin çıkarılması, araştırma, üretim, malzemelerin imhası sürecinde bölgesi etkileyebilir.
İngiltere’de Lancaster Üniversitesi Ekoloji ve Hidroloji Merkezi araştırmacılarının yaptığı bir çalışmada güneş panellerinin altındaki toprak ve bitki örtüsüne ne olduğu anlatılıyor.
Bilim insanları, büyük Swindon parkındaki bitkileri yaklaşık bir yıl boyunca izledikten sonra, panellerin altındaki sıcaklığın yer yüzeyinin geri kalanından ortalama 5 °C derece daha düşük olduğunu fark ettiler. Bu gölgelenme etkisi, bazı bitkilerin büyümesine zarar verebilecek iklim değişikliğine neden olur. Güneş panelleri şüphesiz ki dünyayı etkiler ve zemini güneş ışınlarından korur. Bununla birlikte, Lancaster Üniversitesinden Dr. Alona Armstrong’a göre güneş panellerinin altındaki gölgelerde tam güneşte yaşamayan mahsullerin yetiştirilmesine izin verebilir. Ek olarak, su kayıpları azaltılabilir ve su, geniş güneş paneli yüzeylerinden toplanıp mahsul sulaması için kullanılabilir.
Güneş enerjisinden elektrik üretimi ile ilişkili küresel ısınmaya sebep olan karbon salımı olmamasına rağmen, üretim malzemelerinin taşınması, kurulum, bakım ve sökme dâhil olmak üzere fotovoltaik sistemin yaşam döngüsünün diğer aşamalarının sebep olduğu salımlar olduğuna şüphe yoktur. Amerikan Ulusal Enerji Laboratuvarı NREL tarafından toplanan bilimsel literatürde gösterildiği gibi, bileşenler ve kurulum dâhil olmak üzere bir fotovoltaik sistemi üretmek için yatırılan enerji, sistemin üreteceği enerjinin %3’ü ile %13’ü arasında değişiyor.
Enerjinin geri ödeme (amorti) oranını, yatırım yapılan enerji ile üretilen enerji arasındaki ilişkiyi diğer kaynaklarla karşılaştırırsak, fotovoltaiğin, örneğin kömür yakan bir termik santralden daha yüksek bir performansa sahip olduğunu görürüz. Aradaki önemli fark fotovoltaik santrallerin %87 ile %97’sinin herhangi bir salım içermemesidir.
Herhangi bir insan etkinliği, antropojenik etkiye sahiptir. Birçoğu son derece olumlu ve bazıları da son derece sakıncalıdır. Hiçbir insan etkinliği çevre açısından nötr bir etkiye sahip değildir. Her zaman olduğu gibi, icatlarımızın sebep olduğu çevre sorunlarını çözmek için insanlar teknolojiler geliştirmek zorundadır. Çoğunlukla, en son “çözümlerimiz” başlangıçta nihai yanıt olarak kabul etsek bile daha fazla hasar yaratır ve daha fazla hasar ekler. Devam eden bir çoğunlukla bir dizi kendi kendine neden olan problemleri çözmek zorunda kalmamızı sağlar. Çevreye olan etkileri dâhil tüm maliyetlerinin ve faydalarının tam bir değerlendirmesi yapılmadıkça, bu dengeyi tam olarak analiz etmemiş bir teknolojiyi (güneş enerjisi de buna dâhil) yücelten kimseye güvenmemek gerekir.
Karbon Ayak İzi: Karbon Ayak izi birim karbondioksit cinsinden ölçülen, üretilen sera gazı miktarı açısından insan faaliyetlerinin çevreye verdiği zararın ölçüsüdür.
Karbon ayak izi iki ana parçadan oluşur: doğrudan/birincil ayak izi ve dolaylı/ikincil ayak izi.
Birincil ayak izi evsel enerji tüketimi ve ulaşım (sözgelimi araba ve uçak) dahil olmak üzere fosil yakıtlarının yanmasından ortaya çıkan doğrudan CO2 salımlarının ölçüsüdür.
İkincil ayak izi kullandığımız ürünlerin tüm yaşam döngüsünden bu ürünlerin imalatı ve en sonunda bozulmalarıyla ilgili olan dolaylı CO2 salımlarının ölçüsüdür.
Konuyla alakalı diğer yazılarımız
Füzyon Enerji Çağı: ITER Montajı Başlıyor
