Выбросы от производства алюминия — неожиданное препятствие для солнечной энергетики
Как известно, действующие солнечные панели производят электроэнергию без выбросов углекислого газа. Но когда речь заходит про их изготовление и установку — всё становится уже не так однозначно. Большинство мнений касательно производства солнечных панелей были сосредоточены на элементах, которые входят в состав самих панелей, таких как галлий, кадмий, германий, индий, селен и теллур. Но, согласно новому исследованию, дополнительные проблемы может создать также огромное количество алюминия, необходимого для размещения солнечных установок будущего.
«Я не осознавала, сколько алюминия требуется для рам и модулей, креплений и инверторов», — заявила Элисон Леннон, исследователь из Сиднейской школы фотоэлектрических систем и возобновляемых источников энергии UNSW. Она добавила, что алюминий используется чаще всего, поскольку он достаточно лёгкий и устойчив к коррозии.
В 2020 году Всемирный банк опубликовал часто цитируемый аналитический документ под названием «Минералы для борьбы с изменением климата: минералоёмкость перехода к чистой энергии». В этом отчёте авторы определили алюминий как один из полезных материалов, производство которого должно быть значительно увеличено, чтобы мир мог достичь поставленных экологических целей.
Однако Леннон утверждала, что в отчёте Всемирного банка рассматривается ранняя программа Международного энергетического агентства по чистой энергии, которая предусматривает, что к 2050 году потребуется установить фотоэлектрические системы мощностью всего 4 ТВт. Это очень скромные подсчёты по сравнению с тем, что сейчас предсказывают многие другие, более актуальные программы.
В своём докладе Леннон и ее команда рассмотрели объем энергии фотоэлектрических систем в 60 ТВт, установленный самой последней Международной дорожной картой технологий для фотоэлектрических систем (ITRPV). Это будет означать, что миру потребуется производить 4,5 ТВт дополнительной мощности каждый год до 2050 года, чтобы достичь нулевого уровня выбросов и ограничить глобальное потепление менее чем на 2°C. Для сравнения: к концу 2020 года было установлено фотоэлектрических систем общей мощностью чуть более 700 ГВт.
В отчёте ITRPV подробно рассказывается о конструкции солнечных батарей, от размера модулей и их эффективности до того, какие из них имеют алюминиевые рамы. Команда Леннон экстраполировала эти данные с 2030 на 2050 год и использовала данные для измерения таких факторов, как количество алюминия в конструкции, а также сколько переработанного алюминия можно будет использовать в рамах и для креплений. Команда также постаралась предусмотреть, как со временем изменится промышленность, изучив доступные перспективы. На основе этого анализа данных команда смогла предсказать количество алюминия, которое потребуется миру к 2050 году.
Общее количество алюминия, необходимого для изготовления рам, опор и корпусов инверторов составило 486 миллионов метрических тонн. Для сравнения, Всемирный банк насчитал только около 100 миллионов метрических тонн.
Проблема не в том, что в мире не хватит алюминия — он довольно несложен в производстве —, а в том, что его производство может привести к большим выбросам парниковых газов. Производство одной тонны алюминия из бокситов — распространённого источника этого элемента — даёт от 14 до 16 метрических тонн CO2. Если прибавить к этому выбросы, полученные при вырабатывании необходимой электроэнергии за счёт сжигания угля или ископаемого топлива в целом, то интенсивность выбросов получится просто огромной.
Леннон отметила, что обезуглероживание электроэнергетической системы страны может значительно сократить выбросы. В исследовании делается вывод о том, что мир может получить достаточное количество алюминия для фотоэлектрических систем, но для этого сначала потребуются некоторые изменения в способах его производства. Другое решение — использовать переработанный алюминий. По словам Леннон, алюминий «бесконечно пригоден для повторного использования».»[Нам] нужно тщательно подумать о том, как будет производиться алюминий», — констатировала она.
