Odpadki sončnih panelov naj bi se v naslednjem desetletju povečali za več kot 4000 odstotkov.Ali je industrija recikliranja solarnih panelov pripravljena na te količine?Ker povpraševanje po novih ploščah eksponentno narašča in je surovin malo, se tekma nadaljuje.
Sončna celicarecikliranje postaja pravi izziv.Ključnega pomena za britansko strategijo ničelnega neto porabe je sončna energija trajna in trajnostna možnost za podjetja in gospodinjstva ter hitro raste.
Leta 2021 je Združeno kraljestvo dodalo 730 MW novih sončnih zmogljivosti, s čimer se je skupna količina povečala na 14,6 GW, kar je 5,3-odstotno povečanje glede na leto 2020, in — v drugem četrtletju 2022 — je sončna energija prispevala 6,4 odstotka celotne proizvodnje električne energije v Združenem kraljestvu.Znotraj aprilske strategije energetske varnosti je Ministrstvo za poslovno, energetsko in industrijsko strategijo (BEIS) potrdilo, da naj bi se do leta 2035 uporaba sončne energije v Združenem kraljestvu povečala za petkrat, s čimer bi skupni obseg dosegel 70 GW: približno 15 odstotkov načrtovanega v Združenem kraljestvu. (in naraščajoče) potrebe po električni energiji, pravi McKinsey.
Porajajoče se vprašanje je, kaj storiti s sončnimi kolektorji, ko dosežejo konec svoje 30-letne življenjske dobe.Ko bo rast trga v prihodnosti naraščala, se bo povečal tudi rastoč kup sončnih odpadkov.Po podatkih Mednarodne agencije za obnovljivo energijo (IRENA) naj bi Združeno kraljestvo v naslednjem desetletju proizvedlo 30.000 ton sončnih odpadkov.Poleg tega se predvideva, da bo porast odpadlih panelov na trg prišel v 2030-ih, kosončni kolektorjiod tisočletja začnejo šepati.IRENA napoveduje, da bodo svetovni odpadki iz sončnih kolektorjev leta 2030 znašali med 1,7 milijona in osem milijonov ton.
Poleg tega se pojavlja morebitno ozko grlo pri dobavi surovin, saj bo povpraševanje po ploščah preseglo razpoložljivost primarnih komponent.
Pritisk na industrijo recikliranja sončnih kolektorjev narašča, da poveča svojo zmogljivost, da bi obvladala naraščanje števila nedelujočih panelov in podprla proizvodnjo novih solarnih kolektorjev.Julija je Sam Vanderhoof, strokovnjak za sončno industrijo, predlagal, da se – globalno – samo ena od desetih fotonapetostnih (PV) plošč reciklira, preostanek pa konča na odlagališču, pri čemer se je spet skliceval na podatke IRENA.
Predpisi in skladnost
V ZK,sončne celice so uradno razvrščene kotElektrični in elektronskiOprema(EEE), pod namensko kategorijo 14. Kot take so fotonapetostne plošče zajete v predpisih o odpadni EEE (OEEO);njihov konec življenjske dobe se spremlja in razvoj infrastrukture za recikliranje trdnih solarnih panelov že poteka.
Proizvajalci sončnih panelov se morajo pridružiti shemi skladnosti proizvajalcev (PCS), poročati o tonažah, uvedenih na trg, in pridobiti obvestila o skladnosti za prihodnje recikliranje teh enot.Prav tako morajo označiti izdelke za obveščanje uporabnikov in čistilnih naprav o materialni sestavi in pravilnem odstranjevanju.
Hkrati morajo distributerji zbirati odslužene izdelke.Imeti morajo postopek prevzema fotonapetostnih odpadkov ali prispevati k shemi prevzema, ki jo je odobrila vlada.
Vendar pa po besedah Scotta Butlerja, izvršnega direktorja Material Focusa, nevladne organizacije, financirane iz pristojbin za skladnost z OEEO, obstaja nekaj posebnih dejavnikov, ki bodo vplivali na predelavo sončnih kolektorjev: »Pri PV bi pričakovali, da obstaja razmerje inštalater/demontažer za gospodinjstva.Čeprav gre za domači izdelek, ni nekaj, s čimer bi si marsikdo lahko privoščil sam.
»Predstavljam si, da mora demontaža vključevati registriranega strokovnjaka za omrežno elektriko ... in oni so lahko ključ do upravljanja s temi [odpadki].Čeprav je lahko težko, ker niso pripravljeni na ravnanje z odpadki, ni tako težko postati prevoznik odpadkov.«
Butler ugotavlja, da bi se sončne celice, ki se zdaj bližajo koncu življenjske dobe, lahko izkazalo za zahtevno za recikliranje zaradi razlik v proizvodnji: »V smislu recikliranja menim, da bo izziv pri PV-jih razumevanje kemije, ker, zlasti na začetku, dogaja se veliko različnih kemičnih mešanic.Stvari, ki bodo zdaj začele izhajati, so precej stare, 20 let je kar dolg cikel.Torej morda obstaja informacijska vrzel, ki bi jo bilo treba zapolniti glede tega, kdo je kaj dal na trg in kaj je to.«
Postopki recikliranja
Postopki recikliranja panelov se razlikujejo glede na sestavo solarnih panelov, od katerih je najpogostejši na osnovi silicija.Silicijevi sončni paneli, znani po svoji cenovni dostopnosti in prilagodljivosti, so leta 2020 predstavljali 73,3-odstotni delež na trgu;tanek film je predstavljal 10,4 odstotka, plošče, izdelane iz drugih materialov (občutljive na barvila, koncentrirane fotovoltaike, organski hibridi), pa so predstavljale preostalih 16,3 odstotka (Chowdhury et al, 2020).
Ko je zbran, katerikoliPV panelje težko razstaviti.Aluminijast okvir in priključno omarico je mogoče enostavno odstraniti;zahteven del je laminirana ravna steklena plošča, ki vsebuje majhne količine železnih in neželeznih kovin, plastike in polprevodniškega materiala.Kar zadeva rešitve obdelave, izziv ni tehnični, saj piroliza, kriogena separacija (zamrzovanje) in mehansko drobljenje obstajajo kot tehnike ločevanja za različne materiale.Največji izziv je, da PV paneli ne ustvarjajo odpadkov, ki bi bili podobni odpadni embalaži ali potrošnemu materialu s kratko življenjsko dobo.Zato je glavno vprašanje ekonomsko: kdo bo investiral v čistilno linijo, ki ne ve, kdaj bodo odpadki prispeli?
Tankoplastne plošče vključujejo postopek obdelave, ki zahteva nekaj dodatnih korakov za okolju prijazno predelavo sestavljene kovine 'kadmijevega telurida'.Medtem ko so manj priljubljena izbira, imajo tankoplastne plošče učinkovitejšo uporabo materiala, saj vsebujejo tanjši polprevodnik, prihranijo stroške in ogljik med proizvodnjo.Te plošče delujejo bolje pri slabši svetlobi in pod 'ekstremnimi' koti, kar je uporabno za navpične površine in fasade.
Za pridobitev materialov se tankoslojne fotonapetostne plošče razrežejo, da se odstrani laminacija, preden se trdni in tekoči delci ločijo z vrtljivim vijakom.Film se nato odstrani s kislino in peroksidom, čemur sledi odstranitev vmesnih materialov z vibracijami, medtem ko se preostalo steklo in kovina ločita in pridobita.
Recikliranje solarnih panelov v velikem obsegu
Kljub temu, da trenutne pobude za recikliranje vztrajno rastejo, se trenutno predela le 80 do 95 odstotkov materialov sončnih panelov, ki pridejo v recikliranje.Da bi to pospešilo, podjetje za ravnanje z odpadki Veolia vodi projekt za popolno recikliranje solarnih panelov v industrijskem obsegu v tekočem projektu, ki ga financira EIT RawMaterials.ReProSolar razvija zelo učinkovit postopek za recikliranje izrabljenih panelov, ki omogoča predelavo vseh komponent PV modulov na osnovi silicija.
S tehnologijo razslojevanja za ločevanje sončne celice od steklene plošče fizikalni in kemični procesi obnovijo vse materiale, vključno s čistim srebrom in silicijem, brez uničenja fotonapetostnih modulov.
V partnerstvu s FLAXRES GmbH in ROSI Solar dvatehnološka podjetjaki razvijajo nove metode za pridobivanje surovin iz fotonapetostnih panelov, bo projekt preizkusil izvedljivost v industrijskem obsegu do konca leta, pri čemer bo leta 2024 v demonstracijskem obratu v Nemčiji letno predelanih 5000 ton razgrajenih fotonapetostnih modulov.
Komercializacija celotnega procesa recikliranja je ključnega pomena za soočanje s trenutnim tržnim izzivom, saj prinaša močno ponudbo predelanih komponent PV panelov za zadovoljitev naraščajočega povpraševanja po panelih in ravnanje z naraščajočimi količinami odpadkov solarnih panelov.
Ob naraščanju povpraševanja bi bilo mogoče doseči znatne gospodarske dobičke z predelavo fotonapetostnih komponent visoke vrednosti.Srebro, na primer, čeprav predstavlja 0,05 odstotka teže plošče, predstavlja 14 odstotkov njene tržne vrednosti.Druge dragocene in obnovljive kovine vključujejo aluminij, baker in telur.Po podatkih Rystad Energy so materiali, pridobljeni iz izrabljenih PV panelov, trenutno vredni 170 milijonov dolarjev, leta 2030 pa naj bi bili vredni več kot 2,7 milijarde dolarjev.
Preoblikovanje solarnih panelov
Poleg inovacij v svetu recikliranja solarnih kolektorjev se dizajn panelov preoblikuje tudi z mislijo na ponovno uporabo.Nizozemska organizacija za uporabne znanstvene raziskave (TNO) je decembra 2021 razkrila svoje na novo razvite solarne panele 'Design for Recycling' (D4R), izdelane ob upoštevanju obravnave konca življenjske dobe.Plošče s preizkušeno 30-letno življenjsko dobo so zasnovane za enostavno razstavljanje brez poškodovanja komponent.
Plošče, obložene z lepilno folijo, imajo vgrajen sprožilni mehanizem za ločevanje celic in okvirjev.Postopek je nizkoenergijski in ne vključuje strupenih elementov.
Raziskava poteka v okviru dveh projektov, prvi je bil projekt DEREC, ki je konceptualiziral in testiral plošče D4R v majhnem obsegu, da bi zagotovil njihovo čisto razstavljanje po simulirani življenjski dobi.Projekt PARSEC bo nato razširil tehnologijo na plošče D4R polne velikosti za komercialno in stanovanjsko uporabo.
Medtem ko so ploščeproizvedenopred skoraj 30 leti, ki predstavljajo trenutni izziv za reciklirače, lahko plošče D4R poenostavijo recikliranje plošč in tako poženejo industrijo naprej.Poleg novih panelov konzorcij raziskuje tehnike recikliranja za trenutne modele solarnih panelov, da bi dosegli pridobitev čistega silicija za ponovno uporabo.
V zaključku
Kumulativno te inovacije kažejo obetavno osredotočenost na komercializacijo, čeprav ostaja zaskrbljenost glede tega, ali bo dosežen zahtevani obseg, pri čemer se povečuje tako obseg nedelujočih panelov kot povpraševanje po novih.Če pa bodo prizadevanja za komercializacijo uspela in če bo mogoče uresničiti načrte za proizvodnjo panelov iz popolnoma predelanih materialov, si industrija sončnih panelov obeta robustno krožno gospodarstvo.
Čas objave: 11. januarja 2023