Odpad zo solárnych panelov sa má v nasledujúcom desaťročí zvýšiť o viac ako 4000 percent.Je odvetvie recyklácie solárnych panelov pripravené zvládnuť tieto objemy?Keďže dopyt po nových paneloch exponenciálne rastie a suroviny sú vzácne, preteky pokračujú.
Solárny panelrecyklácia sa stáva skutočnou výzvou.Solárna energia, ktorá je pre britskú stratégiu nulovej čistoty rozhodujúca, je trvalou a udržateľnou možnosťou pre podniky a domácnosti a rýchlo rastie.
V roku 2021 Spojené kráľovstvo pridalo 730 MW novej solárnej kapacity, čím sa celkový objem zvýšil na 14,6 GW, čo je 5,3-percentný nárast oproti roku 2020, a – v druhom štvrťroku 2022 – solárna energia prispela 6,4 percentami k celkovej výrobe elektriny v Spojenom kráľovstve.V rámci aprílovej stratégie energetickej bezpečnosti ministerstvo pre obchodnú, energetickú a priemyselnú stratégiu (BEIS) potvrdilo, že do roku 2035 sa očakáva, že solárne nasadenie v Spojenom kráľovstve vzrastie päťnásobne, čím sa celkový objem zvýši na 70 GW: približne 15 percent predpokladaného Spojeného kráľovstva. (a zvyšujúce sa) požiadavky na elektrickú energiu podľa McKinsey.
Objavujúcou sa otázkou je, čo robiť so solárnymi panelmi, keď dosiahnu koniec svojej 30-ročnej životnosti.S rastúcim rastom trhu do budúcnosti sa bude zvyšovať aj narastajúca hromada solárneho odpadu.Podľa Medzinárodnej agentúry pre obnoviteľnú energiu (IRENA) sa predpokladá, že Spojené kráľovstvo vyprodukuje v nasledujúcom desaťročí 30 000 ton solárneho odpadu.Navyše sa predpokladá, že prudký nárast nefunkčných panelov zasiahne trh v roku 2030, keďsolárne panelyod tisícročia začínajú ochabovať.IRENA predpovedá, že celosvetový odpad zo solárnych panelov bude v roku 2030 predstavovať 1,7 až 8 miliónov ton.
Ďalej sa objavuje potenciálna prekážka v dodávkach surovín s dopytom po paneloch, ktoré prevyšujú dostupnosť nových komponentov.
Na priemysel recyklácie solárnych panelov sa vyvíja tlak, aby sa zvýšila jeho kapacita s cieľom zvládnuť nárast nefunkčných panelov a podporiť výrobu nových solárnych panelov.V júli Sam Vanderhoof, odborník na solárny priemysel, navrhol, aby sa – celosvetovo – len jeden z desiatich fotovoltaických (PV) panelov recykloval a zvyšok skončil na skládke, opäť s odvolaním sa na údaje z IRENA.
Regulácia a súlad
V rámci Spojeného kráľovstvasolárne panely sú formálne klasifikované akoElektrické a elektronickéVybavenie(EEZ), v rámci vyhradenej kategórie 14. Na fotovoltické panely sa ako také vzťahujú nariadenia o odpade EEE (WEEE);sleduje sa ich koniec životnosti a už prebieha vývoj pevnej infraštruktúry na recykláciu solárnych panelov.
Výrobcovia solárnych panelov sú povinní zapojiť sa do schémy súladu výrobcov (PCS), hlásiť tonáže uvedené na trh a získavať poznámky o zhode na pokrytie budúcej recyklácie týchto jednotiek.Musia tiež označiť produkty, aby informovali používateľov a spracovateľské zariadenia o zložení materiálu a správnej likvidácii.
Zároveň musia distribútori zbierať produkty po dobe životnosti.Musia mať postup spätného odberu fotovoltaického odpadu alebo prispievať do vládou schváleného programu spätného odberu.
Podľa Scotta Butlera, výkonného riaditeľa Material Focus, mimovládnej organizácie financovanej z poplatkov za dodržiavanie predpisov WEEE, však existuje niekoľko charakteristických úvah, ktoré ovplyvnia obnovu solárnych panelov: „V prípade fotovoltaických panelov by ste očakávali vzťah medzi inštalatérom a odinštalátorom. domácnosti.Hoci ide o domáci produkt, nie je to niečo, čo by mnohí ľudia zvládli sami.
„Predstavujem si, že deinštalácia musí zahŕňať registrovaného odborníka na sieťovú elektriku... a práve oni môžu byť kľúčom k nakladaniu s týmto [odpadom].Aj keď to môže byť ťažké, pretože nie sú prispôsobené na nakladanie s odpadom, nie je také ťažké stať sa nosičom odpadu.“
Butler poznamenáva, že solárne panely, ktoré sa v súčasnosti blížia ku koncu životnosti, sa môžu ukázať ako náročné na recykláciu v dôsledku variácií vo výrobe: „Pokiaľ ide o recykláciu, myslím si, že výzvou pre fotovoltaické panely bude pochopenie chémie, pretože najmä na začiatku, existuje veľa rôznych chemických zmesí.Veci, ktoré teraz začnú vychádzať, sú dosť staré, 20 rokov je dosť dlhý cyklus.Takže možno existuje informačná medzera, ktorú možno bude potrebné vyplniť, pokiaľ ide o to, kto čo uviedol na trh a čo to je.“
Recyklačné procesy
Procesy recyklácie panelov sa líšia podľa zloženia solárnych panelov, z ktorých najbežnejší je na báze kremíka.Kremíkové solárne panely, známe svojou cenovou dostupnosťou a flexibilitou, tvorili v roku 2020 73,3-percentný podiel na trhu;tenký film predstavoval 10,4 percenta a panely vyrobené z iných materiálov (senzibilizované farbivom, koncentrované fotovoltaické, organické hybridy) predstavovali zvyšných 16,3 percenta (Chowdhury et al, 2020).
Pri zbere akékoľvekPV panelje ťažké rozobrať.Hliníkový rám a spojovacia skrinka sa dajú jednoducho odstrániť;náročnou časťou je vrstvené ploché sklo, ktoré obsahuje malé množstvo železných a neželezných kovov, plastov a polovodičového materiálu.Pokiaľ ide o riešenia spracovania, výzva nie je technická, pretože pyrolýza, kryogénna separácia (zmrazovanie) a mechanické drvenie existujú ako separačné techniky pre rôzne materiály.Najväčšou výzvou je, aby FV panely neprodukovali odpad podobný odpadu z obalov alebo spotrebného materiálu s krátkou životnosťou.Hlavná otázka je preto ekonomická: kto bude investovať do linky na spracovanie, ktorá netuší, kedy odpad príde?
Tenkovrstvové panely zahŕňajú proces úpravy, ktorý si vyžaduje niekoľko dodatočných krokov na ekologickú regeneráciu zlúčeniny kovového „teluridu kadmia“.Aj keď sú tenkovrstvové panely menej populárnou voľbou, majú efektívnejšie využitie materiálu, obsahujú tenší polovodič, čím šetria náklady a uhlík počas výroby.Tieto panely fungujú lepšie pri slabšom osvetlení a pri „extrémnych“ uhloch, čo je užitočné pre vertikálne povrchy a fasády.
Na regeneráciu materiálov sa tenkovrstvové PV panely rozdrvia, aby sa odstránila laminácia, predtým ako sa pevné a tekuté črepy oddelia rotujúcou skrutkou.Film sa potom odstráni pomocou kyseliny a peroxidu, po čom nasleduje odstránenie medzivrstvových materiálov pomocou vibrácií, zatiaľ čo zostávajúce sklo a kov sa oddelia a získajú.
Recyklácia solárnych panelov vo veľkom rozsahu
Napriek tomu, že súčasné iniciatívy v oblasti recyklácie neustále rastú, v súčasnosti sa regeneruje iba 80 až 95 percent materiálov solárnych panelov, ktoré sa dostanú na recykláciu.V záujme dosiahnutia tohto pokroku vedie spoločnosť Veolia zaoberajúca sa odpadovým hospodárstvom projekt, ktorý má priniesť úplnú recykláciu solárnych panelov v priemyselnom meradle v prebiehajúcom projekte financovanom EIT RawMaterials.ReProSolar vyvíja vysoko efektívny proces recyklácie panelov po skončení životnosti, ktorý umožňuje obnovu všetkých komponentov fotovoltických modulov na báze kremíka.
Pomocou technológie delaminácie na oddelenie solárneho článku od sklenenej dosky fyzikálne a chemické procesy obnovujú všetky materiály vrátane čistého striebra a kremíka bez zničenia fotovoltických modulov.
V spolupráci so spoločnosťami FLAXRES GmbH a ROSI Solar, dvetechnologických spoločnostíktorí vyvíjajú nové metódy na regeneráciu surovín z FV panelov, projekt otestuje realizovateľnosť v priemyselnom meradle do konca roka, pričom v roku 2024 sa v demonštračnom závode v Nemecku ročne spracuje 5 000 ton vyradených FV modulov.
Komercializácia kompletného procesu recyklácie je kľúčom k splneniu súčasnej trhovej výzvy, ktorá prináša silnú ponuku regenerovaných komponentov fotovoltických panelov na uspokojenie rastúceho dopytu po paneloch a manipuláciu s montážnymi objemami odpadu zo solárnych panelov.
Značné ekonomické zisky by sa dali dosiahnuť obnovou vysokohodnotných komponentov fotovoltických panelov, keď dopyt narastá.Napríklad striebro, hoci predstavuje 0,05 percenta hmotnosti panelu, tvorí 14 percent jeho trhovej hodnoty.Medzi ďalšie cenné a obnoviteľné kovy patrí hliník, meď a telúr.Podľa spoločnosti Rystad Energy, zatiaľ čo obnovené materiály z fotovoltaických panelov na konci životnosti majú v súčasnosti hodnotu 170 miliónov dolárov, v roku 2030 by mali mať hodnotu viac ako 2,7 miliardy dolárov.
Prepracovanie solárnych panelov
Okrem inovácií vo svete recyklácie solárnych panelov sa mení aj dizajn panelov s ohľadom na opätovné použitie.Holandská organizácia pre aplikovaný vedecký výskum (TNO) odhalila svoje novo vyvinuté solárne panely „Design for Recycling“ (D4R) v decembri 2021, vyrobené s ohľadom na koniec životnosti.Panely s testovanou životnosťou 30 rokov sú navrhnuté pre jednoduchú demontáž bez poškodenia komponentov.
Panely zapuzdrené lepiacou fóliou obsahujú integrovaný spúšťací mechanizmus na oddelenie buniek a rámov.Proces je nízkoenergetický a nezahŕňa žiadne toxické prvky.
Výskum je založený na dvoch projektoch, prvým je projekt DEREC, ktorý koncipoval a testoval panely D4R v malom rozsahu, aby sa zabezpečila ich čistá demontáž po simulovanej životnosti.Projekt PARSEC potom rozšíri technológiu na panely D4R plnej veľkosti pre komerčné a rezidenčné využitie.
Kým ide o panelyvyrobenéPred takmer 30 rokmi, ktoré predstavujú súčasnú výzvu pre recyklátorov, môžu panely D4R zjednodušiť recykláciu panelov a posunúť priemysel vpred.A okrem nových panelov konzorcium skúma recyklačné techniky pre súčasné modely solárnych panelov s cieľom dosiahnuť získanie čistého kremíka na opätovné použitie.
Na záver
Kumulatívne sú tieto inovácie sľubné v ich zameraní na komercializáciu, aj keď pretrvávajú obavy, či sa naplní požadovaný rozsah, keďže objemy zaniknutých panelov a dopyt po nových sa zvyšujú.Ak však úsilie o komercializáciu pôjde dobre a ak sa podarí doručiť plány na výrobu panelov z úplne regenerovaných materiálov, priemysel solárnych panelov sa pozerá na robustnú obehovú ekonomiku.
Čas odoslania: 11. januára 2023