Otpad od solarnih ploča trebao bi se povećati za više od 4000 posto u sljedećem desetljeću.Je li industrija recikliranja solarnih panela spremna podnijeti ove količine?Uz potražnju za novim pločama koja eksponencijalno raste, a sirovine su oskudne, utrka je u tijeku.
Solarni panelrecikliranje postaje pravi izazov.Presudno za britansku strategiju net zero, solarna energija je trajna i održiva opcija za tvrtke i kućanstva i brzo raste.
U 2021. Ujedinjeno Kraljevstvo je dodalo 730 MW novih solarnih kapaciteta, podigavši ukupni obujam na 14,6 GW, što je povećanje od 5,3 posto u odnosu na 2020., a — u drugom kvartalu 2022. — solarna energija doprinijela je 6,4 posto ukupne proizvodnje električne energije u Ujedinjenom Kraljevstvu.Unutar travanjske Strategije energetske sigurnosti, Odjel za poslovnu, energetsku i industrijsku strategiju (BEIS) potvrdio je da se do 2035. očekuje peterostruko povećanje upotrebe solarne energije u Ujedinjenom Kraljevstvu, podižući ukupni volumen na 70 GW: oko 15 posto projiciranih u Ujedinjenom Kraljevstvu. (i sve veće) potrebe za električnom energijom, prema McKinseyju.
Pitanje koje se pojavljuje je što učiniti sa solarnim panelima nakon što im istekne 30-godišnji životni vijek.Kako rast tržišta nastavlja rasti u budućnosti, tako će rasti i rastuća hrpa solarnog otpada.Prema Međunarodnoj agenciji za obnovljivu energiju (IRENA), predviđa se da će Velika Britanija proizvesti 30.000 tona solarnog otpada u sljedećem desetljeću.Osim toga, predviđa se da će se porast broja neispravnih panela pojaviti na tržištu 2030-ih, kadasolarni paneliod tisućljeća početi posustajati.IRENA predviđa da će globalni otpad od solarnih panela biti između 1,7 milijuna i osam milijuna tona 2030. godine.
Nadalje, nazire se potencijalno usko grlo u opskrbi sirovinama, pri čemu će potražnja za pločama nadmašiti dostupnost gotovih komponenti.
Raste pritisak na industriju recikliranja solarnih panela da poveća svoje kapacitete kako bi se nosila s porastom broja neispravnih panela i podržala proizvodnju novih solarnih panela.U srpnju je Sam Vanderhoof, stručnjak za solarnu industriju, predložio da se - globalno - samo jedan od deset fotonaponskih (PV) panela reciklira, a ostatak završava na odlagalištu, opet pozivajući se na podatke iz IRENA-e.
Propisi i usklađenost
U Ujedinjenom Kraljevstvu,solarni paneli su formalno klasificirani kaoElektrični i elektroničkiOprema(EEE), pod namjenskom kategorijom 14. Kao takve, PV ploče su obuhvaćene Uredbama o otpadnom EEE (WEEE);njihov se kraj životnog vijeka prati i već je u tijeku razvoj infrastrukture za recikliranje čvrstih solarnih panela.
Proizvođači solarnih panela obavezni su pridružiti se Producer Compliance Scheme (PCS), prijaviti tonaže uvedene na tržište i dobiti bilješke o usklađenosti za pokrivanje budućeg recikliranja tih jedinica.Također moraju označiti proizvode kako bi obavijestili korisnike i postrojenja za obradu o sastavu materijala i ispravnom odlaganju.
Istodobno, distributeri moraju prikupljati proizvode na kraju životnog vijeka.Moraju imati proceduru preuzimanja fotonaponskog otpada ili doprinositi shemi preuzimanja koju je odobrila vlada.
Međutim, prema Scottu Butleru, izvršnom direktoru Material Focusa, nevladine organizacije koja se financira iz naknada za sukladnost s WEEE, postoje neka posebna razmatranja koja će utjecati na oporavak solarnih panela: „Kod PV-a biste očekivali da postoji odnos instalater/deinstalacija za domaćinstava.Iako se radi o domaćem proizvodu, nije nešto s čime će se mnogi ljudi moći sami nositi.
„Pretpostavljam da deinstalacija mora uključiti registriranog stručnjaka 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 prijevoznik otpada.”
Butler napominje da bi solarne panele koji se sada približavaju kraju životnog vijeka moglo pokazati izazovnim za recikliranje zbog varijacija u proizvodnji: „U smislu recikliranja, mislim da će izazov s PV-ima biti razumijevanje kemije jer, posebno na početku, događa se mnogo različitih kemijskih mješavina.Stvari koje će sada početi izlaziti su prilično stare, 20 godina je prilično dug ciklus.Dakle, možda postoji informacijska praznina koju bi možda trebalo popuniti o tome tko je što stavio na tržište i što je to.”
Procesi recikliranja
Procesi recikliranja panela razlikuju se ovisno o sastavu solarnih panela, od kojih je najčešći na bazi silicija.Poznati po svojoj pristupačnosti i fleksibilnosti, silicijski solarni paneli činili su 73,3 posto udjela na tržištu u 2020. godini;tanki film iznosio je 10,4 posto, a paneli proizvedeni od drugih materijala (senzibilizirani na boje, koncentrirani fotonaponski, organski hibridi) predstavljali su preostalih 16,3 posto (Chowdhury et al, 2020.).
Kad se skupi, bilo kojiPV panelteško se rastavlja.Aluminijski okvir i razvodna kutija mogu se jednostavno ukloniti;izazovan dio je laminirana ravna staklena ploča koja sadrži male količine željeznih i obojenih metala, plastike i poluvodičkog materijala.Što se tiče rješenja za obradu, izazov nije tehnički, budući da piroliza, kriogeno odvajanje (smrzavanje) i mehaničko usitnjavanje postoje kao tehnike odvajanja za različite materijale.Najveći izazov je što PV paneli ne stvaraju otpad sličan ambalažnom otpadu ili potrošnom materijalu s kratkim vijekom trajanja.Stoga je glavno pitanje ekonomsko: tko će investirati u liniju za obradu koja nema pojma kada će otpad stići?
Paneli s tankim filmom uključuju proces obrade koji zahtijeva neke dodatne korake za povrat složenog metala 'kadmij telurida' na ekološki prihvatljiv način.Iako manje popularan izbor, ploče s tankim filmom imaju učinkovitiju upotrebu materijala, sadrže tanji poluvodič, čime se štedi na troškovima i ugljiku tijekom proizvodnje.Ovi se paneli bolje ponašaju pri slabijem svjetlu i pod 'ekstremnim' kutovima, što je korisno za okomite površine i fasade.
Za obnavljanje materijala, tankoslojni fotonaponski paneli se usitnjavaju kako bi se uklonila laminacija, prije nego što se čvrsti i tekući komadići odvoje rotirajućim vijkom.Film se zatim uklanja kiselinom i peroksidom, nakon čega slijedi uklanjanje međuslojnih materijala vibracijama, dok se preostalo staklo i metal odvajaju i prikupljaju.
Recikliranje solarnih panela u velikim količinama
Unatoč trenutnom porastu inicijativa za recikliranje, trenutno se samo 80 do 95 posto materijala solarnih panela koji dospiju na recikliranje oporabi.Kako bi to unaprijedilo, tvrtka za gospodarenje otpadom Veolia vodi projekt dovođenja potpunog recikliranja solarnih panela na industrijsku razinu, u tekućem projektu koji financira EIT RawMaterials.ReProSolar razvija visoko učinkovit proces za recikliranje dotrajalih panela, koji omogućuje oporabu svih komponenti PV modula na bazi silicija.
Korištenjem tehnologije delaminacije za odvajanje solarne ćelije od staklene ploče, fizikalni i kemijski procesi obnavljaju sve materijale, uključujući čisto srebro i silicij, bez uništavanja PV modula.
U partnerstvu s FLAXRES GmbH i ROSI Solar, dvatehnološke tvrtkekoji razvijaju nove metode za povrat sirovina iz fotonaponskih panela, projekt će testirati izvedivost na industrijskoj razini do kraja godine, s 5000 tona rashodovanih fotonaponskih modula koji će se godišnje prerađivati u demonstracijskom postrojenju u Njemačkoj 2024. godine.
Komercijalizacija cjelovitog procesa recikliranja ključna je za rješavanje trenutnog tržišnog izazova, donoseći snažnu opskrbu oporabljenim komponentama PV panela kako bi se zadovoljila rastuća potražnja za panelima i rukovanje sve većim količinama otpada solarnih panela.
Značajne ekonomske koristi mogle bi se ostvariti od oporabe visokovrijednih komponenti PV panela kako potražnja raste.Srebro, na primjer, iako čini 0,05 posto težine panela, čini 14 posto njegove tržišne vrijednosti.Ostali vrijedni metali koji se mogu obnoviti uključuju aluminij, bakar i telur.Prema Rystad Energyju, dok su materijali iz dotrajalih fotonaponskih panela trenutno vrijedni 170 milijuna dolara, 2030. godine trebali bi vrijediti više od 2,7 milijardi dolara.
Redizajn solarnih panela
Uz inovacije u svijetu recikliranja solarnih panela, dizajn panela također se ponovno zamišlja imajući na umu ponovnu upotrebu.Nizozemska organizacija za primijenjena znanstvena istraživanja (TNO) otkrila je svoje novorazvijene solarne panele 'Dizajn za recikliranje' (D4R) u prosincu 2021., proizvedene u skladu s razmatranjima na kraju životnog vijeka.Paneli, s testiranim životnim vijekom od 30 godina, dizajnirani su za jednostavno rastavljanje bez oštećenja komponenti.
Ploče, obložene ljepljivom folijom, sadrže integrirani okidački mehanizam za odvajanje ćelija i okvira.Proces je niskoenergetski i ne uključuje toksične elemente.
Istraživanje je smješteno u dva projekta, prvi je projekt DEREC, koji je konceptualizirao i testirao D4R panele u maloj mjeri kako bi se osiguralo njihovo čisto rastavljanje nakon simuliranog životnog vijeka.Projekt PARSEC zatim će proširiti tehnologiju na D4R panele pune veličine za komercijalnu i stambenu upotrebu.
Dok je pločaproizvedenprije gotovo 30 godina koje predstavljaju trenutni izazov za reciklirače, D4R paneli mogu pojednostaviti recikliranje panela kako bi potaknuli industriju naprijed.Osim novih panela, konzorcij istražuje tehnike recikliranja za trenutne modele solarnih panela, kako bi se postiglo dobivanje čistog silicija za ponovnu upotrebu.
U zaključku
Kumulativno, ove inovacije obećavaju u svojoj usmjerenosti na komercijalizaciju, iako ostaje zabrinutost hoće li se postići tražena ljestvica, s povećanjem količine neispravnih ploča i potražnje za novima.Međutim, ako napori za komercijalizaciju budu uspješni i ako se mogu ostvariti planovi za proizvodnju panela od potpuno obnovljenih materijala, industrija solarnih panela gleda na robusnu kružnu ekonomiju.
Vrijeme objave: 11. siječnja 2023