建设清洁太阳能发电场的残酷事实

上个月，美国环境保护署和司法部宣布对污染当地水道的公司处以超过一百万美元的罚款。罪魁祸首是伊利诺伊州、阿拉巴马州和爱达荷州的四个太阳能发电场。

美国环境保护署（EPA）署长拉里·斯塔菲尔德（Larry Starfield）在11月14日的新闻稿中表示：“太阳能的发展是拜登政府应对气候变化努力的关键组成部分。这些和解协议向太阳能发电场项目的场地所有者发出了一个重要信息，即这些设施的规划和建设必须符合所有环境法。”

这些大型太阳能项目均由同一家承包商承建，违反了建筑许可规定，雨水控制管理不善，导致水道中沉积物堆积，造成危害。随着私营企业竞相建设可再生能源，美国环保署对这四家太阳能发电厂的指控表明了一个核心挑战：虽然从太阳能中获取能源可能是解决化石燃料过度消耗的灵丹妙药，但建设一个能够利用太阳能的清洁电网往往更为复杂。

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专家表示，实现净零排放几乎肯定需要太阳能——而这就需要认真审视这些综合设施在清洁施工和更符合道德的太阳能电池板生产方面所面临的挑战。

建造和回收太阳能电池板

目前美国使用的大多数太阳能电池板都是从沙子开始的。科学家将这些颗粒提纯成几乎纯净的晶体硅，但这一过程需要大量电力。密歇根州立大学土木与环境工程助理教授安尼克·安克蒂尔 (Annick Anctil) 表示，太阳能电池板碳足迹的近 80% 可能仅来自这一提纯过程。

“电力的来源非常重要，”安克蒂尔说。“如果你在用煤或天然气发电的地方制造太阳能电池板，那么你的太阳能电池板就不如用太阳能发电那么环保。”

太阳能电池板的使用寿命约为 30 年。当使用寿命结束时，安装人员可以将其扔进垃圾填埋场或回收利用，但由于该行业尚属新兴，因此没有太多基础设施可以重复利用太阳能电池板中的材料。

全球各地的政府机构、组织、研究团体和公司已经开始开发技术并创建回收计划，以分解太阳能电池板和材料。例如，美国太阳能产业协会一直在创建一个网络，帮助消费者确定他们可以在哪里回收他们的太阳能电池板，并帮助安装人员找到购买回收模块的地方，Anctil 解释道。该协会报告称，自 2016 年启动回收计划以来，它已经处理了超过 400 万磅的太阳能电池板和相关设备。幸运的是，如果电池板最终被填埋，玻璃和硅材料是无毒的，Anctil 说。（她确实指出，金属框架也需要分解。）

目前尚无关于美国有多少太阳能电池板被回收和丢弃的全面数据。太阳能电池板的大规模生产才刚刚开始约 10 年，因此大多数太阳能电池板可能尚未达到其生命周期的终点。

为太阳能发电场平整土地

在平整的地面上安装太阳能电池板更容易、更便宜，而这通常需要公司砍伐树木和当地植被。平整或分级土地可能导致土壤侵蚀，并最终导致泥沙流失，风暴迫使被侵蚀的土壤向下流动，有时流入水道。水体中过多的土壤会破坏当地的生态系统，伤害其中的动植物，并破坏饮用水处理系统。

在最近的和解协议中，美国环保署和司法部指控这四家太阳能发电厂违反了《清洁水法案》，未能为建设期间产生的沉积物径流做好准备。这些机构指控爱达荷州和阿拉巴马州的两家发电厂甚至非法向附近水道排放沉积物。

加州圣何塞州立大学环境研究教授达斯汀·穆尔瓦尼 (Dustin Mulvaney) 的研究重点是太阳能商品链，他说这些违规行为似乎是“真正可控的问题”，这些公司本应能够控制住。“太阳能发电厂经常出错的地方在于，他们认为自己了解当地情况，”穆尔瓦尼说。但当建设开始时，“他们就会遇到濒危物种冲突、雨水问题和空气污染问题。”

安克蒂尔说，为太阳能发电厂平整土地“就像任何其他道路建设项目一样。遗憾的是，一些公司在建设过程中并不关心或不小心。”这些新建太阳能发电厂产生的径流本可以通过种植植被来收集一些土壤和水来避免。

安克蒂尔和穆尔瓦尼表示，法规可以帮助防止建筑项目出现此类水和污染问题。虽然各州的项目招标过程各不相同，但更严格的政府评估可以确保太阳能公司保护他们原本可以利用的环境。

由于农田地势平坦，且有扩大规模的空间，因此成为太阳能项目的首选——能源公司用财务回报激励农民。但将这些土地改造成太阳能农场也存在文化和野生动物问题。农民可能不愿意看到他们的土地从一排排农作物变成一排排合成面板。

美国清洁能源公司太阳能政策总监戴维·默里在给《大众科学》的一份声明中写道，虽然建设过程可能会对土地造成重大破坏，但太阳能发电场确实为农民和环境带来了一些直接好处。在一些设施中，种植者可以在太阳能电池板之间或旁边种植农作物。“生态系统服务是大型太阳能场的一个被低估的好处，一旦投入运营，太阳能设施产生的养分径流就会减少，与行栽作物农业相比，所需的杀虫剂和除草剂也少得多，”默里写道。

自始至终的责任制

违反《清洁水法案》的四家太阳能发电厂都是国际金融和投资公司的子公司。但马尔瓦尼认为，更糟糕的是缺乏经验的太阳能开发商，他们只建了一个分支，然后很快就解散了。他看到“不少项目”被交给了这些临时公司。

“当这些实体一次性做完然后就消失了，就完全没有责任可言了，”他说。“这是一个结构性问题。”

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安克蒂尔表示，虽然公共和私人团体可能感受到建设可再生能源系统的紧迫性，但必须谨慎对待系统本身的建设和来源方式。

“问题是人们往往只关注发电量，”她解释道。“我们在规划和选择太阳能电池板时，不仅要考虑发电量，还要考虑整个生命周期。”

从始至终都需要一个更加环保的过程。Anctil 表示，沙子的开采应该合法且合乎道德。开发商还需要考虑如何建造可持续的太阳能电池阵列，以最大限度地减少对当地栖息地的影响。太阳能电池板在使用寿命结束后，应该制定更好的回收计划。与任何其他大型建设项目一样，可再生能源公司应该注意州和联邦的环境法规。

“我并不是想扼杀太阳能，”安克蒂尔说。“我只是想确保 5 年或 10 年后，我们不会出现新的环境灾难。”