Otpad od solarnih panela će se povećati za više od 4000 posto u narednoj deceniji.Da li je industrija recikliranja solarnih panela spremna podnijeti ove količine?S obzirom da potražnja za novim panelima eksponencijalno raste, a sirovine su oskudne, trka je u toku.
Solarni panelreciklaža postaje pravi izazov.Ključna za britansku neto nultu strategiju, solarna energija je trajna i održiva opcija za preduzeća i domaćinstva i brzo raste.
U 2021., Velika Britanija je dodala 730 MW novih solarnih kapaciteta, čime je ukupna zapremina iznosila 14,6 GW, što je povećanje od 5,3 posto u odnosu na 2020., a - u drugom kvartalu 2022. - solarna energija je doprinijela 6,4 posto ukupne proizvodnje električne energije u Velikoj Britaniji.U okviru Aprilske strategije energetske sigurnosti, Odeljenje za poslovnu, energetsku i industrijsku strategiju (BEIS) potvrdilo je da se do 2035. predviđa da će se solarna energija u Velikoj Britaniji povećati pet puta, čime će ukupna zapremina iznositi 70 GW: oko 15 procenata predviđenih u Velikoj Britaniji (i sve veće) potrebe za električnom energijom, prema McKinseyju.
Pitanje koje se pojavljuje je šta učiniti sa solarnim panelima kada dođu do kraja svog 30-godišnjeg životnog veka.Kako rast tržišta nastavlja da raste u budućnosti, tako će rasti i rastuća gomila solarnog otpada.Prema Međunarodnoj agenciji za obnovljivu energiju (IRENA), predviđa se da će Velika Britanija proizvesti 30.000 tona solarnog otpada u narednoj deceniji.Osim toga, predviđa se da će porast broja zastarjelih panela doći na tržište 2030-ih, kadasolarni paneliod milenijuma počinju da posustaju.IRENA predviđa da će globalni otpad od solarnih panela biti između 1,7 miliona i osam miliona tona 2030. godine.
Nadalje, postoji potencijalno usko grlo u snabdijevanju sirovinama, sa potražnjom za panelima koja će premašiti dostupnost originalnih komponenti.
Raste pritisak na industriju recikliranja solarnih panela da poveća svoj kapacitet kako bi se izborila sa porastom zastarjelih panela i podržala proizvodnju novih solarnih panela.U julu, Sam Vanderhoof, stručnjak za solarnu industriju, predložio je da se - globalno - samo jedan od deset fotonaponskih (PV) panela reciklira, a da ostatak završi na deponiji, ponovo se pozivajući na podatke iz IRENA-e.
Regulativa i usklađenost
unutar UK,solarni paneli su formalno klasifikovani kaoElektrični i elektronskiOprema(EEE), pod posebnom kategorijom 14. Kao takvi, fotonaponski paneli su obuhvaćeni propisima o otpadu EEE (WEEE);njihov kraj životnog veka se prati i razvoj infrastrukture za reciklažu čvrstih solarnih panela je već u toku.
Proizvođači solarnih panela su u obavezi da se pridruže Šemi usklađenosti proizvođača (PCS), izvještavajući o tonažama uvedenim na tržište i pribavljajući napomene o usklađenosti kako bi pokrili buduće recikliranje tih jedinica.Oni također moraju označiti proizvode kako bi savjetovali korisnike i objekte za tretman o sastavu materijala i pravilnom odlaganju.
Istovremeno, distributeri moraju prikupljati proizvode na kraju životnog vijeka.Moraju imati proceduru povrata fotonaponskog otpada ili doprinijeti programu povrata koji je odobrila Vlada.
Međutim, prema Scottu Butleru, izvršnom direktoru Material Focusa, nevladine organizacije koja se financira iz naknada za usklađenost sa WEEE, postoje neka karakteristična razmatranja koja će utjecati na oporavak solarnih panela: „Sa PV-om biste očekivali da će postojati odnos instalater/deinstalater za domaćinstva.Iako je riječ o domaćem proizvodu, to nije nešto s čim će se mnogi ljudi sami nositi.
“Pretpostavljam da deinstalacija mora uključiti registrirane stručnjake za električnu mrežu... i oni bi mogli biti ključ za upravljanje ovim [otpadom].Iako može biti teško jer nisu pripremljeni za rukovanje otpadom, nije tako teško postati nosilac otpada.”
Butler napominje da bi se solarni paneli koji se sada približavaju kraju svog životnog vijeka mogli pokazati izazovnim za recikliranje zbog varijacija u proizvodnji: „U smislu recikliranja, mislim da će izazov s PV-ima biti razumijevanje hemije jer, posebno na početku, postoji mnogo različitih hemijskih mešavina.Stvari koje će sada početi da izlaze su prilično stare, 20 godina je prilično dug ciklus.Dakle, možda postoji praznina u informacijama koju bi možda trebalo popuniti o tome ko je šta stavio na tržište i šta je to.”
Procesi reciklaže
Procesi recikliranja panela variraju u zavisnosti od sastava solarnih panela, od kojih je najčešći na bazi silicija.Poznati po svojoj pristupačnosti i fleksibilnosti, silikonski solarni paneli su činili 73,3 posto tržišta u 2020. godini;tanki film čini 10,4 posto, a paneli proizvedeni od drugih materijala (osjetljivi na boje, koncentrirani fotonaponski, organski hibridi) predstavljaju preostalih 16,3 posto (Chowdhury et al, 2020).
Kada se prikupi, bilo kojiPV panelteško se rastavlja.Aluminijski okvir i razvodna kutija mogu se jednostavno ukloniti;Izazovni dio je laminirani ravni stakleni lim, koji sadrži male količine crnih i obojenih metala, plastike i poluvodičkog materijala.Što se tiče rješenja za tretman, izazov nije tehnički, jer piroliza, kriogeno odvajanje (zamrzavanje) i mehaničko usitnjavanje postoje kao tehnike razdvajanja za različite materijale.Najveći izazov je to što PV paneli ne stvaraju otpad koji je sličan ambalažnom otpadu ili potrošnom materijalu s kratkim vijekom trajanja.Stoga je glavno pitanje ekonomsko: ko će investirati u liniju za tretman koja nema pojma kada će otpad stići?
Tankoslojni paneli uključuju proces obrade, koji zahtijeva neke dodatne korake kako bi se spojeni metal 'kadmijum telurid' obnovio na ekološki prihvatljiv način.Iako je manje popularan izbor, tankoslojni paneli imaju efikasniju upotrebu materijala, u kojima se nalaze tanji poluvodič, štede na troškovima i ugljeniku tokom proizvodnje.Ovi paneli bolje rade pri slabom osvjetljenju i pod 'ekstremnim' uglovima, korisni za vertikalne površine i fasade.
Za obnavljanje materijala, tankoslojne PV ploče se usitnjavaju kako bi se uklonila laminacija, prije nego što se čvrsti i tekući komadići razdvoje rotirajućim vijkom.Film se zatim uklanja kiselinom i peroksidom, nakon čega slijedi uklanjanje međuslojnih materijala uz vibracije, dok se preostalo staklo i metal odvajaju i obnavljaju.
Recikliranje solarnih panela u velikom obimu
Uprkos tome što trenutne inicijative za reciklažu stalno rastu, trenutno se povrati samo 80 do 95 posto materijala solarnih panela koji dođu do recikliranja.Kako bi to unaprijedila, kompanija za upravljanje otpadom Veolia vodi projekt potpunog recikliranja solarnih panela u industrijskom obimu, u tekućem projektu koji financira EIT RawMaterials.ReProSolar razvija visoko efikasan proces za recikliranje panela na kraju životnog veka, omogućavajući da se sve komponente PV modula baziranih na silikonu povrate.
Koristeći tehnologiju delaminacije za odvajanje solarne ćelije od staklene ploče, fizički i hemijski procesi obnavljaju sve materijale, uključujući čisto srebro i silicijum, bez uništavanja fotonaponskih modula.
U partnerstvu sa FLAXRES GmbH i ROSI Solar, dvatehnološke kompanijekoji razvijaju nove metode za vraćanje sirovina iz fotonaponskih panela, projekat će testirati izvodljivost u industrijskim razmjerima do kraja godine, s 5.000 tona stavljenih iz pogona fotonaponskih modula koji će se godišnje prerađivati u demonstracijskom postrojenju u Njemačkoj 2024.
Komercijalizacija kompletnog procesa recikliranja ključna je za suočavanje s trenutnim tržišnim izazovom, donoseći snažnu ponudu obnovljenih komponenti fotonaponskih panela kako bi se zadovoljila rastuća potražnja za panelima i rukovanje sve većim količinama otpada solarnih panela.
Značajan ekonomski dobitak mogao bi se postići obnavljanjem visokovrijednih komponenti fotonaponskih panela kako potražnja raste.Srebro, na primjer, čini 0,05 posto težine panela, ali čini 14 posto njegove tržišne vrijednosti.Ostali vrijedni i povratni metali uključuju aluminij, bakar i telurij.Prema Rystad Energy-u, dok oporavljeni materijali iz fotovoltaičnih panela na kraju životnog vijeka trenutno vrijede 170 miliona dolara, oni bi trebali biti vrijedni više od 2,7 milijardi dolara 2030. godine.
Redizajn solarnih panela
Pored inovacija u svijetu recikliranja solarnih panela, dizajn panela se također iznova osmišljava imajući na umu ponovnu upotrebu.Holandska organizacija za primijenjena naučna istraživanja (TNO) otkrila je svoje novorazvijene solarne panele 'Dizajn za reciklažu' (D4R) u decembru 2021. godine, proizvedene prema kraju životnog vijeka.Paneli, sa testiranim vijekom trajanja od 30 godina, dizajnirani su za jednostavnu rastavljanje bez oštećenja komponenti.
Paneli, obloženi ljepljivom folijom, drže integrirani mehanizam za okidanje za odvajanje ćelija i okvira.Proces je niskoenergetski i ne uključuje toksične elemente.
Istraživanje je smješteno u dva projekta, prvi je DEREC projekat, koji je konceptualizirao i testirao D4R panele u malom obimu kako bi se osiguralo njihovo čisto rastavljanje nakon simuliranog vijeka trajanja.PARSEC projekat će zatim proširiti tehnologiju na D4R panele pune veličine za komercijalnu i stambenu upotrebu.
Dok su paneliproizvedenoPrije skoro 30 godina koji predstavljaju trenutni izazov za reciklere, D4R paneli mogu pojednostaviti recikliranje panela kako bi pokrenuli industriju naprijed.I, pored novih panela, konzorcij istražuje tehnike recikliranja za trenutne modele solarnih panela, kako bi postigao nabavku čistog silicija za ponovnu upotrebu.
U zakljucku
Kumulativno, ove inovacije obećavaju u svom fokusu na komercijalizaciju, iako ostaje zabrinutost da li će se ispuniti traženi obim, s povećanjem količine zastarjelih panela i potražnje za novim.Međutim, ako napori za komercijalizaciju prođu dobro, i ako se mogu isporučiti planovi za proizvodnju panela od potpuno obnovljenih materijala, industrija solarnih panela gleda na robusnu kružnu ekonomiju.
Vrijeme objave: Jan-11-2023