Jeśli wykorzystanie fotowoltaiki (PV) do produkcji energii jest kluczem do światowej transformacji energetycznej, to recykling paneli po zakończeniu ich cyklu życia jest niezbędny dla ekologicznego i zrównoważonego przemysłu. Podczas gdy energia słoneczna wytwarza energię elektryczną bez emisji dwutlenku węgla, stanowi ona inny rodzaj problemu środowiskowego, gdy zużyte panele trafiają na wysypiska śmieci na całym świecie. Recykling ogniw fotowoltaicznych ma fundamentalne znaczenie dla przemysłu skupionego na odnowie. Odzyskiwanie komponentów z odpadów do produkcji nowych paneli słonecznych zapewni nowe źródła przychodów, zmniejszając zapotrzebowanie na surowce kopalne. Daje to również nowe możliwości tworzenia miejsc pracy. Recykling złożonego sprzętu solarnego nie jest jednak pozbawiony wyzwań. Istnieją jednak inicjatywy, które pokazują, że branża jest w stanie sprostać temu zadaniu.
Zarządzanie odpadami PV jest koniecznością
Pierwsze panele słoneczne, które zostały zainstalowane 20 lat temu, zbliżają się do końca swojej żywotności. W związku z tym pojawia się ważne pytanie: co z nimi zrobić, gdy zostaną wymienione? Przeskakując do dnia dzisiejszego, obecne technologie wydłużyły żywotność paneli do 25-30 lat. Jak na razie wczesne modele paneli generują stosunkowo niewielką ilość odpadów. Na początku XXI wieku na całym świecie zainstalowano kilkaset megawatów mocy ogniw słonecznych. Jednak przy rocznych instalacjach przekraczających obecnie 100 GW, w nadchodzących dziesięcioleciach świat może stanąć w obliczu zalewu zużytych paneli. Zanim to nastąpi, należy stworzyć infrastrukturę do recyklingu jako integralną część łańcucha dostaw.
Typowy krzemowy moduł fotowoltaiczny zawiera około:
- 75% szkła
- 10% tworzywa sztucznego
- 8% aluminium
- 5% krzemu
- 1% miedź
- 1% inne metale, takie jak ołów, cyna i ind
Cienkowarstwowe moduły fotowoltaiczne składają się w 90% ze szkła, ale nadal zawierają niewielkie ilości toksycznych metali, takich jak kadm.
Jest jasne, dlaczego, gdy panele są wycofywane z eksploatacji, ich recykling (w celu odzyskania tych materiałów) jest znacznie korzystniejszy dla środowiska niż ich utylizacja. Jednak koszt recyklingu jest wyższy niż koszt utylizacji, co oznacza, że potrzebne są zachęty finansowe i ramy prawne, które ułatwią tworzenie zakładów.
Wyzwanie związane z recyklingiem energii słonecznej
Jakie inicjatywy są podejmowane w celu sprostania wyzwaniom związanym z recyklingiem energii słonecznej? Europa jest jedynym regionem na świecie, w którym obowiązują przepisy zobowiązujące producentów paneli słonecznych do zbierania i recyklingu sprzedawanych przez nich paneli.
Recykling paneli słonecznych PV
Ponieważ energia słoneczna staje się coraz bardziej popularnym ekologicznym źródłem energii w Wielkiej Brytanii, uważamy, że coraz ważniejsze jest zapewnienie opłacalnej usługi zarządzania odpadami dla paneli słonecznych, które osiągnęły koniec swojego cyklu życia. Bez programów recyklingu i bezpiecznych metod utylizacji stwarzamy problem dla przyszłych pokoleń. Recykling technologii odnawialnej ma po prostu sens!
Dlaczego warto poddać panele słoneczne recyklingowi?
Tutaj wyjaśnimy liczne korzyści, zarówno środowiskowe jak i ekonomiczne, dlaczego wybór recyklingu wycofanych z eksploatacji paneli fotowoltaicznych jest najlepszą opcją dla maksymalizacji wydajności systemu energii słonecznej. Korzyści dla środowiska wynikające z utylizacji i recyklingu paneli słonecznych
Recykling paneli słonecznych ma wiele korzyści dla środowiska. Pierwszą z nich jest to, że tworzy użyteczną i zrównoważoną metodę pozbywania się paneli, które osiągnęły koniec swojej użytecznej żywotności. Recykling paneli słonecznych zapewnia również surowce do ponownego wykorzystania i przetworzenia.
Oszczędności kosztów związane z recyklingiem paneli słonecznych
Dla instalatorów i inżynierów koszty utylizacji paneli mogą się sumować. Ze względu na dyrektywę WEEE, panele słoneczne są uważane za specjalistyczny produkt odpadowy, który wymaga utylizacji w określony sposób; możemy przyjąć niechciane panele (nasze opłaty są przedstawione poniżej), obniżając koszty w całym procesie, co ostatecznie może prowadzić do mniej kosztownego projektu dla konsumenta.
Bezpieczniejsza produkcja paneli słonecznych PV
Panele i moduły fotowoltaiczne często zawierają niewielkie ilości metali i pierwiastków toksycznych dla środowiska (np. ołów, selen, kadm), które, jeśli nie są starannie utylizowane, mogą stanowić zagrożenie dla środowiska. Recykling pozwala odzyskać do 90% szkła fotowoltaicznego, a także do 95% materiału półprzewodnikowego niezbędnego do dalszej produkcji.
Energia słoneczna może być zrównoważona
Kolejną korzyścią płynącą z recyklingu paneli słonecznych jest tworzenie bardziej zrównoważonego rozwiązania energetycznego. Ponieważ panele słoneczne stają się coraz bardziej powszechne, istnieje niebezpieczeństwo, że niektóre materiały fotowoltaiczne staną się coraz mniej dostępne. Bez recyklingu nie ma mowy o utrzymaniu produkcji paneli słonecznych na dużą skalę. Spowoduje to wzrost kosztów paneli słonecznych, co w konsekwencji doprowadzi do ich wyrzucenia z rynku.
W jaki sposób panele fotowoltaiczne po zakończeniu eksploatacji są poddawane recyklingowi?
- Panele słoneczne PV są pozbawiane aluminiowych listew krawędziowych, a blok złącza kablowego jest usuwany.
- Panele słoneczne są cięte na duże kawałki, a następnie miażdżone w młynie młotkowym na kawałki zazwyczaj o grubości od 6 mm do 10 mm. Ma to na celu zerwanie laminowanej więzi powierzchniowej.
- Folie półprzewodnikowe są usuwane w wolno obracającym się bębnie ługującym, co zwykle trwa około 4-6 godzin. Do szkła dodawany jest słaby kwas siarkowy i nadtlenek wodoru, aby uzyskać optymalny stosunek fazy stałej do fazy ciekłej. Podczas tego ciągłego procesu folie są usuwane ze szkła.
- Rozdrobnione szkło jest oddzielane od cieczy w separatorze klasyfikatora.
- Pozostały materiał jest następnie przenoszony na sito wibracyjne, które oddziela szkło od większych kawałków laminatu (kawałki EVA z octanu etylenowinylu). EVA jest przenoszony na inny przenośnik i zbierany. Następnie szkło oddziela się i wpada przez sito do zsypu, gdzie jest zabierane do zmycia żrących płynów.
- Po wypłukaniu szkło jest przenoszone do pojemników do recyklingu, a woda z płukania jest pompowana do zbiornika do wytrącania w celu odzyskania metali.
- Zebrane związki metali są wytrącane w trzech etapach przy wzrastającym poziomie pH za pomocą wodorotlenku sodu. Kiedy substancje stałe osiądą i uformują się w gęstą mieszaninę stałą, są wysyłane do przetwórstwa, gdzie mogą być przetworzone na surowiec półprzewodnikowy do wykorzystania w nowych modułach słonecznych.
Dzięki tym procesom recyklingu można odzyskać 90% szkła i 95% półprzewodników do wykorzystania w nowych panelach fotowoltaicznych.
Recykling inwerterów
Inwertery solarne są integralną częścią wszystkich instalacji fotowoltaicznych i podobnie jak panele fotowoltaiczne w końcu osiągną koniec okresu eksploatacji. Żywotność inwerterów fotowoltaicznych jest różna, wysokiej jakości inwertery mogą wytrzymać nawet do 15 lat, tańsze, gorszej jakości inwertery mogą ulec awarii już po 5 latach. Można powiedzieć, że w całym okresie eksploatacji instalacji solarnej będzie wymagana co najmniej jedna wymiana falownika.
Często, gdy inwerter fotowoltaiczny się zepsuje, albo naprawa nie wchodzi w grę, albo często jest droższa niż wymiana. Przy dużej ilości instalacji solarnych w Wielkiej Brytanii w ciągu ostatnich dziesięciu lat wiele inwerterów obecnie ulega awarii lub wkrótce ulegnie.
DLACZEGO POTRZEBUJEMY INWERTERÓW FOTOWOLTAICZNYCH?
Inwertery fotowoltaiczne są niezbędne do konwersji prądu stałego, który jest wytwarzany przez ogniwa zbierające energię słoneczną na prąd zmienny, który jest wymagany do zasilania urządzeń w domu lub firmie. Pozwala to również na eksport nadwyżki mocy z powrotem do sieci.
Inwerter jest również mózgiem instalacji fotowoltaicznej, monitoruje wydajność i daje informację zwrotną dla właściciela, może powiedzieć, jeśli panel nie działa zgodnie z jego potencjałem i jeśli inżynier jest potrzebny do interwencji i naprawy lub wymiany.
Inwertery solarne mogą również wymagać zmiany, jeśli do systemu zostanie dodany akumulator, magazynowanie energii stanie się coraz bardziej popularne, ponieważ wydajność wzrasta, a ceny zaczynają spadać. W przypadku dodawania akumulatorów wymagane są ładowarki inwerterowe, a nie tylko standardowy inwerter.
Jak długa jest żywotność modułu słonecznego?
Doświadczenie pokazuje, że dobrej jakości moduły słoneczne mają żywotność wynoszącą co najmniej 30-40 lat. Długa żywotność wynika częściowo z faktu, że chodzi tu o stosunkowo prostą technologię bez ruchomych części oraz że większość modułu składa się głównie z krzemu, szkła i metalu.
Jeśli chodzi o wydajność modułu słonecznego, to w okresie jego eksploatacji następuje jedynie niewielkie pogorszenie. W budżetach dla każdego parku solarnego obliczono niewielki spadek wydajności ogniw słonecznych o 0,25% rocznie. Jednak z naszych doświadczeń i analiz największego europejskiego instytutu zajmującego się analizą energii słonecznej Fraunhofer ISE wynika, że rzeczywista degradacja może wynosić zaledwie 0,1%.
Ponadto producenci ogniw słonecznych zazwyczaj oferują gwarancję wydajności na poziomie co najmniej 90% po 10 latach i około 80% po 20-25 latach. Rzeczywiste liczby pokazują jednak, że wydajność modułów słonecznych spada tylko o 6-8% po ok. 25 latach.
Czy istnieją wymogi prawne dotyczące recyklingu modułów słonecznych?
Ponieważ technologia ogniw słonecznych jest stosunkowo nowa, to znaczy, że tylko niewielka ich liczba została przekazana do recyklingu. Jednak w nadchodzących dziesięcioleciach zapotrzebowanie na efektywne metody recyklingu będzie bez wątpienia ogromnie rosło. W UE obowiązuje dyrektywa z 2012 r. w sprawie postępowania z odpadami sprzętu elektrycznego i elektronicznego, do którego zaliczają się moduły słoneczne. Oznacza to, że producenci modułów słonecznych muszą spełniać określone wymogi dotyczące standardów recyklingu, aby po zakończeniu eksploatacji nie stanowiły one obciążenia dla środowiska. Po przyjęciu dyrektywy zaobserwowaliśmy duży wzrost rozwoju różnych technologii recyklingu modułów słonecznych. Nadal trwają badania nad osiągnięciem pełnego potencjału recyklingu wszystkich komponentów modułu słonecznego w sposób jak najbardziej efektywny i tani.
W rzeczywistości badania pokazują, że zarówno termiczne, jak i mechaniczne metody recyklingu charakteryzują się skutecznością do 98%. Oznacza to, że z modułu słonecznego o wadze 20 kg można odzyskać 19,6 kg materiału, który może być wykorzystany do wsparcia produkcji nowych modułów słonecznych. Branża doszła więc do wniosku, że zawsze warto będzie inwestować w ogniwa słoneczne ze względu na ogólne korzyści dla środowiska, jakie oferują.
Jak będą wyglądały korzyści w przyszłości?
Energia słoneczna szybko zyskuje na popularności na całym świecie. Dlatego też musi powstać równie duży przemysł, który będzie gotowy na przyjęcie dużej liczby modułów słonecznych, które w nadchodzących latach nieuchronnie będą wymagały recyklingu. Szacuje się, że ten napływ pozwoli na wyprodukowanie dwóch miliardów nowych paneli – bez konieczności inwestowania w nowe surowce. Oznacza to, że będzie można wyprodukować około 630 GW energii tylko z recyklingu wcześniej używanych materiałów. Jednocześnie stworzy to wiele nowych, ekologicznych miejsc pracy w sektorze recyklingu ogniw słonecznych.