Calculele și analizele realizate de oamenii de știință arată că producerea energiei eoliene are un impact minor asupra mediului înconjurător, comparativ cu energia produsă din combustibilii fosili. Mai precis, față de alte surse de energie, turbinele eoliene au unul dintre cele mai scăzute potențiale de încălzire globală pe unitate de electricitate generată.
Fiecare resursă energetică a României prezentată în cadrul proiectului editorial On / Off va fi analizată și din perspectiva impactului acesteia asupra mediului. În articolul de azi analizăm impactul energiei eoliene asupra aerului și mediului înconjurător, urmând ca în articolele viitoare să detaliem și impactul acesteia asupra oamenilor și al faunei.
Pentru a citi articolul despre impactul gazului natural asupra mediului puteți accesa acest link.
Atunci când analizează emisiile de dioxid de carbon asociate cu producerea de energie electrică prin diverse tehnologii, specialiștii folosesc așa-numita evaluare a ciclului de viață (LCA), o metodologie care evaluează efectele asupra mediului asociate cu toate stadiile din ciclul de viață al tehnologiei respective.
De exemplu, în cazul energiei eoliene, se iau în calcul nu doar emisiile de gaze cu efect de seră produse prin funcționarea turbinelor (și care sunt egale cu 0), ci și emisiile produse pentru a le fabrica, pentru a extrage și procesa resursele miniere din care sunt fabricate (metale etc), pentru a le transporta și monta, inclusiv pentru a le recicla la finalul ciclului de viață.
Ca să aflați când publicăm un articol nou vă așteptăm în grupul de WhatsApp On / Off și pe pagina de Facebook a proiectului.
Cea mai mare parte din emisiile de CO2 asociate cu energia eoliană provin din fabricarea oțelului, betonului, plasticului și fibrei de sticlă necesare pentru construirea turbinelor, dar și pentru realizarea fundațiilor acestora.
Însă chiar și luând în calcul întregul ciclu de viață, energia eoliană este unul dintre cele mai puțin poluante tipuri de energie. Energia eoliană este responsabilă de generarea a aproximativ 11 g CO2-eq/kWh, adică 11 grame de CO2 echivalent pentru fiecare kilowatt-oră produs, se arată într-un articol publicat pe site-ul Departamentului de Energie al SUA.
CO2 echivalent (notat CO2-eq sau CO2-e) este o unitate de măsură folosită pentru a putea evalua impactul diferitelor gaze cu efect de seră, nu doar al dioxidului de carbon. Astfel, emisiile de metan, de exemplu, sau de oxizi de azot (care contribuie la încălzirea planetei), sunt transformate în cantitățile echivalente de CO2 (luând în calcul potențialul diferit de încălzire globală pe care îl au diferite gaze; metanul, de pildă, captează mai multă căldură, 1 tonă de metan fiind echivalentul a 28 – 36 de tone de CO2 atunci când se ia în calcul un interval de 100 de ani).
În timp ce energia eoliană are un impact de 11 grame CO2-eq/kWh, gazul natural are un impact de circa 465 de grame pentru fiecare kWh generat, iar cărbunele de 980 de grame. Datele citate de Departamentul de Energie al SUA mai arată că energia fotovoltaică are un impact mediu de 43 de grame CO2 echivalent, hidroenergia de 21 de grame, iar energia geotermală de 37 de grame.
Un raport din 2013 al Grupului interguvernamental privind schimbările climatice oferă o valoare similară pentru impactul energiei eoliene, de 11 gCO2eq/kWh pentru energia eoliana onshore și 12 gCO2eq/kWh pentru cea produsă offshore. Este vorba tot de emisii asociate cu întregul ciclu de viață, deoarece emisiile directe din generarea de electricitate sunt 0. Din raport mai rezultă că energia eoliană are cele mai mici emisii de CO2 echivalent dintre toate sursele de energie, alături de energia nucleară (12 gCO2eq/kWh).
Dincolo de faptul că turbinele eoliene nu elimină emisii ori deșeuri care să polueze aerul sau apa, funcționarea lor nici nu necesită cantități mari de apă.
Un alt aspect legat de modul în care energia eoliană influențează mediul înconjurător este cel referitor la metalele rare folosite la fabricarea turbinelor eoliene. Dincolo de problemele create de mineritul acestora, care se poate face în condiții neprietenoase cu mediul, metalele rare sunt și o sursă de tensiuni geopolitice, întrucât cea mai mare parte a lor e exportată de China.
Metalele rare sunt un grup de 17 metale de culoare alb-argintie, ușor de prelucrat, și care au aplicații în numeroase sectoare industriale. Sunt folosite pentru a fabrica diverse componente electrice și electronice, motoare pentru vehicule electrice, baterii, lasere, materiale magnetice etc. Aceste metale sunt considerate critice pentru civilizația modernă, care se bazează pe tehnologie, digitalizare și internet.
În sectorul energiei eoliene se folosesc în special neodim, praseodim, disprosiu și terbiu, pentru a fabrica magneții permanenți din generatoarele turbinelor. Neodimul și praseodimul conferă o putere mai mare magnetului, în vreme ce disprosiul și terbiul îmbunătățesc rezistența la demagnetizare, în special la temperaturi înalte. În cazul turbinelor eoliene, un magnet permanent conține, de regulă, circa 28,5% neodim, 4,4% disprosiu, 1% bor și 66% fier și are o greutate de 4 tone, se arată într-un raport al Comisiei Europene.
Cele mai multe mine de metale rare se află în China, care și-a folosit poziția dominantă pe piață în negocierile politice și comerciale, mai notează sursa citată. În 2010, China chiar a introdus cote de export, punând și mai multă presiune pe sectoarele industriale ce folosesc metale rare. Deși cotele au fost eliminate în 2014, statul chinez continuă să controleze producția și exportul de metale rare, care se desfășoară prin companii de stat. În 2018, cererea mondială pentru cele 4 metale rare era de circa 50.000 de tone, iar în UE + UK de 15.000 de tone.
Potrivit statista.com, China a produs în anul 2023 aproape 69% din metalele rare produse la nivel mondial. Statul chinez este urmat la mare distanță de SUA (12%), Myanmar (aproape 11%), Australia (5%) și Thailanda (2%). Diversificarea pieței este și mai slabă pentru unele dintre metale, disprosiul și terbiul fiind extrase aproape exclusiv din China și Myanmar.
Deși sunt numite „metale rare”, aceste elemente nu se găsesc neapărat în cantități reduse în scoarța Pământului. Neodimul este al 27-lea cel mai frecvent element, iar ceriul se află pe locul 25. Aurul și platina, de exemplu, sunt mult mai rare (locurile 75, respectiv 74). Însă metalele rare sunt foarte risipite în scoarța Pământului și se găsesc foarte greu în minereuri care să fie suficient de concentrate pentru a putea fi exploatate economic. Prin urmare, mineritul metalelor rare procesează cantități uriașe de minereu brut, cu costuri mari, și cu un impact semnificativ asupra mediului.
În plus, minereurile cu metale rare conțin adesea și toriu și uraniu, creând probleme legate de depozitarea deșeurilor radioactive. După cum arată raportul Comisiei Europene, acesta a fost un obstacol major în deschiderea de mine de metale rare în afara Chinei, în ciuda faptului că și alte state au rezerve importante (statul chinez are în jur de 35% din rezervele mondiale).
Deoarece majoritatea minelor de metale rare se află în țări în care standardele de mediu sunt foarte joase, s-au produs contaminări ale apei și solului. Potrivit unui articol publicat pe site-ul Universității Columbia din SUA, este dificil ca minele de metale rare să nu impacteze mediul tocmai din cauza modului în care aceste elemente sunt extrase. De regulă, minerurile excavate sunt dizolvate cu ajutorul unor substanțe chimice în mari bazine, unde metalele rare sunt separate de restul materiei. Dacă standardele de mediu nu sunt respectate, aceste chimicale pot ajunge în pânza freatică, în subsol sau pot polua și aerul.
Potrivit Harvard International Review, pentru a produce 1 tonă de metale rare se produc circa 2.000 de tone deșeuri toxice, din care 1 tonă de deșeuri radioactive.
Cea mai mare mină de metale rare din lume, Bayan-Obo din Mongolia Interioară, China, a produs peste 70.000 de tone de deșeuri radioative de toriu. Apa și solul din orașul Baotou din Mongolia Interioară, considerat capitala mondială a metalelor rare, sunt poluate cu arsenic și fluorină din cauza mineritului, ceea ce a cauzat fluoroză scheletală și intoxicare cronică cu arsenic în rândul populației, mai notează Columbia University.
În prezent, în diferite locuri din lume se studiază metode menite să facă mineritul mai curat. De exemplu, cercetătorii chinezi folosesc curentul electric pentru a elibera metalele rare grele (precum disprosiu și terbiu) din minereuri. Noua metodă electrocinetică creează un câmp electric în sol și deasupra lui, îmbunătățind dizolvarea minereurilor astfel încât să fie necesare cantități mai mici de chimicale.
De asemenea, se fac progrese în reducerea conținutului de metale rare din magneții permanenți folosiți în generatoarele turbinelor eoliene. Astfel, Siemens Gamesa Renewable Energy și Goldwind au reușit să reducă conținutul de disprosiu din generatoare la sub 1%, iar GreenSpur Renewables a dezvoltat prototipuri de magneți permanenți care nu conțin metale rare, se mai arată în raportul Comisiei Europene.
De asemenea, Vestas, producătorul danez de turbine eoliene, arată că cel mai recent model EnVentus de turbină eoliană folosește semnificativ mai puține metale rare ușoare pe MW (comparativ cu modelele anterioare), în vreme ce metalele rare grele au fost eliminate complet.
Ca să aflați când publicăm un articol nou vă așteptăm în grupul de WhatsApp On / Off și pe pagina de Facebook a proiectului.
În 2018, generatoarele ce conțineau magneți permanenți erau folosite în aproape toate turbinele eoliene offshore din Europa și în circa 76% din tubinele offshore din lume.
Există însă și alternative la generatoarele ce folosesc magneți permanenți, ca de exemplu cele produse de compania ENERCON din Germania. De asemenea, turbine ce nu folosesc magneți permanenți au fost testate și în cadrul proiectului EcoSwing, ce a fost finanțat de UE.
Precum întreaga tehnologie din jurul nostru, și turbinele eoliene au o durată limitată de viață, chiar dacă durata de funcționare este destul de îndelungată, de circa 20 de ani în medie. O bună parte din turbinele eoliene se pot recicla (în special structurile din metale – oțel, aluminiu, cupru etc – ca de exemplu turnurile centrale, generatoarele sau nacelele).
Însă palele turbinelor, așa cum sunt construite în prezent în marea lor majoritate, nu pot fi reciclate, notează Administraţia Americană pentru Informaţii în Domeniul Energiei (EIA). Fabricate din plastic și fibră de sticlă, cele mai multe ajung la groapa de gunoi.
Totuși, specialiștii caută în continuare soluții pentru reciclarea sau refolosirea acestora sub alte forme. De exemplu, în Polonia a fost amenajat un pod pietonal dintr-o pală a unei turbine eoliene dezafectate. În alte locuri, palele au fost folosite pentru a construi locuri de joacă, adăposturi pentru biciclete sau acoperișuri pentru case mici. Iar cercetătorii de la Laboratorul Național de Energie Regenerabilă din SUA (NREL) au creat o tehnologie care presupune fabricarea palelor utilizând rășini termoplastice, care permit reciclarea acestora la finalul ciclului de viață.
Foto: ELG21 / pixabay.com / BMacZero / Wikipedia.org / images-of-elements.com/ Wikipedia.org / Maciej Boryna / Wikipedia.org / geralt / pixabay.com
Ca să aflați când publicăm un articol nou vă așteptăm în grupul de WhatsApp On / Off și pe pagina de Facebook a proiectului.
Dacă acest articol vi s-a părut util, v-ar putea interesa și:
Producția de energie eoliană în România a crescut de 7 ori în ultimii 12 ani
Pariul României cu energia verde. „Va fi un boom, un al doilea val de eoliene. Deja începe să se formeze”
Europa crește, România stagnează. De ce ne-am blocat și nu mai construim parcuri eoliene
Producători de energie eoliană în România. Lista completă a centralelor în 2024
TOP. Țările europene cu cea mai mare putere instalată în eoliene. Pe ce loc e România
România și energia. „Pentru a ajunge acolo unde își dorește Europa în 2050, România trebuie să facă un dublu salt uriaș”
TOP. Țările europene cu cea mai mare producție de energie eoliană. Pe ce loc e România
