Odpad solárních panelů se má v příštím desetiletí zvýšit o více než 4000 procent.Je průmysl recyklace solárních panelů připraven zvládnout tyto objemy?Vzhledem k tomu, že poptávka po nových panelech exponenciálně roste a suroviny jsou vzácné, závod pokračuje.
Solární panelrecyklace se stává skutečnou výzvou.Solární energie, která je pro britskou strategii čisté nuly zásadní, je trvalou a udržitelnou možností pro podniky a domácnosti a rychle roste.
V roce 2021 Spojené království přidalo 730 MW nové solární kapacity, čímž se celkový objem zvýšil na 14,6 GW, což je o 5,3 procenta více než v roce 2020, a ve druhém čtvrtletí roku 2022 se solární energie podílela 6,4 procenty na celkové výrobě elektřiny ve Spojeném království.V rámci dubnové Strategie energetické bezpečnosti Ministerstvo pro obchodní, energetickou a průmyslovou strategii (BEIS) potvrdilo, že do roku 2035 se očekává, že solární nasazení ve Spojeném království vzroste pětinásobně, čímž se celkový objem zvýší na 70 GW: přibližně 15 procent předpokládaného Spojeného království. (a rostoucí) požadavky na elektřinu, podle McKinsey.
Objevujícím se problémem je, co dělat se solárními panely, jakmile dosáhnou konce své 30leté životnosti.Vzhledem k tomu, že růst trhu do budoucna poroste, poroste i narůstající hromada solárního odpadu.Podle Mezinárodní agentury pro obnovitelnou energii (IRENA) se očekává, že Spojené království v příštím desetiletí vyprodukuje 30 000 tun solárního odpadu.Navíc se předpokládá, že prudký nárůst nefunkčních panelů zasáhne trh ve 30. letech 20. století, kdysolární panelyod tisíciletí začínají pokulhávat.IRENA předpovídá, že celosvětový odpad ze solárních panelů bude v roce 2030 činit 1,7 až 8 milionů tun.
Dále se rýsuje potenciální překážka v dodávkách surovin, poptávka po panelech je nastavena tak, aby překonala dostupnost nových komponentů.
Na průmysl recyklace solárních panelů se vyvíjí tlak, aby zvýšil svou kapacitu, aby zvládl nárůst zaniklých panelů a podpořil výrobu nových solárních panelů.V červenci Sam Vanderhoof, odborník na solární průmysl, navrhl, aby se – celosvětově – pouze jeden z deseti fotovoltaických (PV) panelů recykloval a zbytek skončil na skládce, opět s odkazem na údaje z IRENA.
Regulace a soulad
v rámci Spojeného království,solární panely jsou formálně klasifikovány jakoElektrické a elektronickéZařízení(EEE), v rámci vyhrazené kategorie 14. Jako takové se na FV panely vztahují nařízení o odpadech EEE (WEEE);jejich konec životnosti je monitorován a vývoj solidní infrastruktury pro recyklaci solárních panelů již probíhá.
Výrobci solárních panelů jsou povinni se zapojit do schématu dodržování předpisů výrobců (PCS), hlásit množství uváděná na trh a získávat poznámky o shodě, které pokrývají budoucí recyklaci těchto jednotek.Musí také označit produkty, aby informovaly uživatele a zpracovatelská zařízení o složení materiálu a správné likvidaci.
Současně musí distributoři sbírat produkty s ukončenou životností.Musí mít postup zpětného odběru fotovoltaického odpadu nebo přispívat do vládou schváleného schématu zpětného odběru.
Podle Scotta Butlera, generálního ředitele Material Focus, nevládní organizace financované z poplatků za dodržování předpisů WEEE, však existují určité zřetelné úvahy, které ovlivní obnovu solárních panelů: „U PV byste očekávali, že bude existovat vztah mezi instalátorem a deinstalátorem. domácnosti.I když je to domácí produkt, není to něco, co si mnoho lidí bude schopno poradit sami.
„Představuji si, že deinstalace musí zahrnovat registrovaného odborníka na hlavní elektriku... a oni mohou být klíčem k nakládání s tímto [odpadem].I když to může být obtížné, protože nejsou připraveni na zpracování odpadu, není tak těžké stát se nosičem odpadu.“
Butler poznamenává, že solární panely, které se nyní blíží ke konci své životnosti, mohou být náročné na recyklaci kvůli rozdílům ve výrobě: „Pokud jde o recyklaci, myslím si, že výzvou pro fotovoltaické panely bude pochopení chemie, protože zejména na začátku, existuje spousta různých chemických směsí.Věci, které teď začnou vycházet, jsou docela staré, 20 let je docela dlouhý cyklus.Takže možná existuje informační mezera, kterou bude třeba zaplnit, pokud jde o to, kdo co uvedl na trh a co to je.“
Recyklační procesy
Procesy recyklace panelů se liší podle složení solárních panelů, z nichž nejběžnější je na bázi křemíku.Křemíkové solární panely, známé pro svou cenovou dostupnost a flexibilitu, tvořily v roce 2020 73,3% podíl na trhu;tenký film představoval 10,4 procenta a panely vyrobené z jiných materiálů (citlivé na barviva, koncentrované fotovoltaické, organické hybridy) představovaly zbývajících 16,3 procenta (Chowdhury et al, 2020).
Při sběru jakékoliFV panelje obtížné rozebrat.Hliníkový rám a spojovací krabice lze jednoduše vyjmout;náročnou částí je vrstvené ploché sklo, které obsahuje malé množství železných a neželezných kovů, plastů a polovodičového materiálu.Pokud jde o řešení zpracování, nejde o technický problém, protože pyrolýza, kryogenní separace (zmrazování) a mechanické drcení existují jako separační techniky pro různé materiály.Největší výzvou je, aby FV panely neprodukovaly odpad podobný obalovému odpadu nebo spotřebnímu materiálu s krátkou životností.Hlavní otázka je tedy ekonomická: kdo bude investovat do čistící linky, která netuší, kdy odpad dorazí?
Tenkovrstvé panely zahrnují proces úpravy, který vyžaduje některé další kroky k ekologické regeneraci sloučeniny kovu „telurid kadmia“.I když jsou tenkovrstvé panely méně populární volbou, mají efektivnější využití materiálu, obsahují tenčí polovodič, což šetří náklady a uhlík během výroby.Tyto panely fungují lépe při nižším osvětlení a při „extrémních“ úhlech, což je užitečné pro vertikální povrchy a fasády.
K regeneraci materiálů se tenkovrstvé PV panely rozdrtí, aby se odstranila laminace, předtím, než se pevné a tekuté střepy oddělí rotujícím šroubem.Film je poté odstraněn pomocí kyseliny a peroxidu, následuje odstranění mezivrstvových materiálů pomocí vibrací, zatímco zbývající sklo a kov jsou odděleny a regenerovány.
Recyklace solárních panelů ve velkém měřítku
Navzdory tomu, že současné iniciativy v oblasti recyklace neustále rostou, v současnosti se obnovuje pouze 80 až 95 procent materiálů solárních panelů, které se dostanou k recyklaci.Za tímto účelem vede společnost Veolia pro nakládání s odpady projekt, který má přinést plnou recyklaci solárních panelů v průmyslovém měřítku v rámci probíhajícího projektu financovaného EIT RawMaterials.Společnost ReProSolar vyvíjí vysoce účinný proces recyklace panelů na konci životnosti, který umožňuje obnovu všech součástí fotovoltaických modulů na bázi křemíku.
Pomocí technologie delaminace k oddělení solárního článku od skleněné desky fyzikální a chemické procesy obnovují všechny materiály, včetně čistého stříbra a křemíku, aniž by došlo ke zničení fotovoltaických modulů.
Ve spolupráci s FLAXRES GmbH a ROSI Solar, dvatechnologické společnostikteré vyvíjejí nové metody zpětného získávání surovin z FV panelů, projekt do konce roku otestuje proveditelnost v průmyslovém měřítku, přičemž v roce 2024 bude v demonstračním závodě v Německu ročně zpracováno 5 000 tun vyřazených FV modulů.
Komercializace kompletního procesu recyklace je klíčem ke splnění současné výzvy trhu, přináší silnou nabídku regenerovaných komponentů fotovoltaických panelů, které uspokojí rostoucí poptávku po panelech a manipulaci s montážními objemy odpadu ze solárních panelů.
Značné ekonomické zisky by mohly být získány obnovou vysoce hodnotných komponentů FV panelů, protože poptávka bude stoupat.Například stříbro, které tvoří 0,05 procenta hmotnosti panelu, tvoří 14 procent jeho tržní hodnoty.Mezi další cenné a vytěžitelné kovy patří hliník, měď a telur.Podle společnosti Rystad Energy, zatímco obnovené materiály z fotovoltaických panelů na konci životnosti mají v současnosti hodnotu 170 milionů dolarů, v roce 2030 by měly mít hodnotu více než 2,7 miliardy dolarů.
Rekonstrukce solárních panelů
Kromě inovací ve světě recyklace solárních panelů je také přepracován design panelů s ohledem na opětovné použití.Nizozemská organizace pro aplikovaný vědecký výzkum (TNO) odhalila své nově vyvinuté solární panely „Design for Recycling“ (D4R) v prosinci 2021, vyrobené s ohledem na konec životnosti.Panely s testovanou životností 30 let jsou navrženy pro snadnou demontáž bez poškození součástí.
Panely zapouzdřené lepicí fólií obsahují integrovaný spouštěcí mechanismus pro oddělení článků a rámů.Proces je nízkoenergetický a nezahrnuje žádné toxické prvky.
Výzkum probíhá ve dvou projektech, prvním je projekt DEREC, který koncipoval a testoval panely D4R v malém měřítku, aby byla zajištěna jejich čistá demontáž po simulované životnosti.Projekt PARSEC pak rozšíří technologii na plnohodnotné panely D4R pro komerční a rezidenční použití.
Zatímco jde o panelyvyrobenPřed téměř 30 lety, které představují současnou výzvu pro recyklátory, mohou panely D4R zjednodušit recyklaci panelů a posunout průmysl vpřed.A kromě nových panelů konsorcium zkoumá techniky recyklace pro současné modely solárních panelů, aby dosáhlo získání čistého křemíku pro opětovné použití.
Na závěr
Kumulativně se tyto inovace jeví jako slibné ve svém zaměření na komercializaci, i když přetrvávají obavy, zda bude požadovaný rozsah splněn, s rostoucími objemy zaniklých panelů i poptávkou po nových.Pokud však úsilí o komercializaci půjde dobře a pokud se podaří realizovat plány na výrobu panelů ze zcela regenerovaných materiálů, průmysl solárních panelů se dívá na robustní oběhové hospodářství.
Čas odeslání: 11. ledna 2023