Informacja

Panele słoneczne stają się toksycznym problemem śmieci

Panele słoneczne stają się toksycznym problemem śmieci

Panele słoneczne są coraz ważniejszym źródłem energii odnawialnej, która będzie odgrywać kluczową rolę w walce ze zmianami klimatycznymi. Są też złożonymi technologiami, które pod koniec życia zamieniają się w duże, nieporęczne e-odpady, a obecnie większość świata nie ma planu, jak sobie z tym poradzić.

Ale wkrótce będziemy musieli go opracować, ponieważ nadchodzi nadmiar e-odpadów słonecznych. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej przewiduje, że do 2050 r. Nawet 78 milionów ton paneli słonecznych osiągnie koniec okresu użytkowania, a świat będzie wytwarzał około 6 milionów ton metrycznych nowych e-odpadów słonecznych rocznie. Chociaż najnowsza liczba to niewielki ułamek wszystkich e-odpadów, które ludzkość produkuje każdego roku, standardowe elektroniczne metody recyklingu nie wystarczają w przypadku paneli słonecznych. Odzyskiwanie najcenniejszych materiałów, w tym srebra i krzemu, wymaga niestandardowych rozwiązań w zakresie recyklingu. A jeśli nie opracujemy tych rozwiązań wraz z politykami, które wspierają ich powszechne przyjęcie, już wiemy, co się stanie.

„Jeśli nie będziemy egzekwować recyklingu, wiele modułów trafi na wysypisko” - powiedział Meng Tao, badacz energii słonecznej z Arizona State University, który niedawno napisał artykuł przeglądowy na temat recyklingu krzemowych paneli słonecznych, które zawierają 95 procent rynku energii słonecznej.

Panele słoneczne składają się z ogniw fotowoltaicznych (PV), które przekształcają światło słoneczne w energię elektryczną. Kiedy te panele trafiają na wysypiska śmieci, marnowane są cenne zasoby. A ponieważ panele słoneczne zawierają toksyczne materiały, takie jak ołów, które mogą wyciekać podczas rozkładania, składowiska również stwarzają nowe zagrożenia dla środowiska.

Większość producentów energii słonecznej twierdzi, że ich panele będą działać przez około 25 lat, a świat zaczął szeroko rozpowszechniać energię słoneczną dopiero na początku 2000 r. W rezultacie wiele z nich jest obecnie wycofywanych z eksploatacji. dość mała ilość paneli słonecznych. PV CYCLE, organizacja non-profit zajmująca się odzyskiem i recyklingiem paneli słonecznych, co roku zbiera kilka tysięcy ton słonecznych e-odpadów w całej Unii Europejskiej - mówi dyrektor Jan Clyncke. Liczba ta obejmuje panele słoneczne, które osiągnęły koniec okresu użytkowania, ale także te, które zostały wcześniej wycofane z użytku, ponieważ zostały uszkodzone podczas burzy, miały jakąś wadę producenta lub zostały wymienione na nowszy model oraz wydajny.

Kiedy panele słoneczne dobiegają dziś kresu swego życia, czeka ich kilka możliwych losów. Zgodnie z przepisami UE producenci muszą zapewnić prawidłowy recykling swoich paneli słonecznych. W Japonii, Indiach i Australii wymagania dotyczące recyklingu są w toku. W Stanach Zjednoczonych to Dziki Zachód: z wyjątkiem prawa stanowego w Waszyngtonie, Stany Zjednoczone nie mają mandatu w zakresie recyklingu energii słonecznej. Podejmowane przez branżę dobrowolne wysiłki w zakresie recyklingu mają ograniczony zakres. „W tej chwili jesteśmy prawie pewni, że liczba ta wynosi około 10 procent w przypadku paneli słonecznych pochodzących z recyklingu” - powiedział Sam Vanderhoof, dyrektor generalny Recycle PV Solar, jednej z niewielu amerykańskich firm zajmujących się recyklingiem fotowoltaicznym. Reszta, jak mówi, trafia na wysypiska lub jest eksportowana za granicę w celu ponownego wykorzystania w krajach rozwijających się o słabej ochronie środowiska.

Nawet w przypadku recyklingu jest wiele do zrobienia. Panel słoneczny to zasadniczo elektroniczna kanapka. Wypełniacz to cienka warstwa krystalicznych ogniw krzemowych, które są izolowane i chronione od elementów z obu stron polimerami i płytami szklanymi. Wszystko spięte jest w aluminiowej ramie. W tylnej części panelu skrzynka połączeniowa zawiera miedziane okablowanie, które kieruje wytwarzaną energię elektryczną.

Firmy zajmujące się recyklingiem często usuwają ramę panelu i jego skrzynkę połączeniową w celu odzyskania aluminium i miedzi, a następnie niszczą pozostałą część modułu, w tym szkło, polimery i ogniwa silikonowe, które są pokryte srebrną elektrodą i są przylutowane cyną i ołowiem. (Ponieważ ogromna większość masy tej mieszaniny to szkło, powstały produkt jest uważany za zanieczyszczone kruszone szkło). Tao i jego koledzy szacują, że osoba zajmująca się recyklingiem, która rozbierze standardowy panel krzemowy o 60 ogniwach, może otrzymać około 3 dolary za odzyskany materiał: aluminium, miedź i szkło. Tymczasem Vanderhoof twierdzi, że koszt recyklingu tego panelu w USA waha się od 12 do 25 dolarów, po uwzględnieniu kosztów transportu, które „często są równe kosztom recyklingu”. Jednocześnie w stanach, które na to pozwalają, „uważamy, że największym martwym punktem w Stanach Zjednoczonych dla recyklingu jest to, że koszt znacznie przewyższa przychody” - powiedział Meng. „Jest w proporcji 10 do 1”.

Gdyby najcenniejsze elementy panelu słonecznego, a mianowicie krzem i srebro, można było oddzielić i skutecznie oczyścić, mogłoby to poprawić koszty i dochody. Próbuje to zrobić niewielka liczba wyspecjalizowanych fotowoltaicznych firm recyklingowych.

Veolia, która zarządza jedyną na świecie instalacją do recyklingu krzemu fotowoltaicznego na skalę komercyjną we Francji, szlifuje i rozdrabnia panele, a następnie wykorzystuje technikę optyczną do odzyskiwania krzemu o niskiej czystości. Według Vanderhoofa, Recycle PV Solar początkowo stosowało „proces cieplny i proces w młynie kulowym”, który pozwalał odzyskać ponad 90 procent materiałów obecnych w panelu, w tym srebro i krzem o niskiej czystości. Jednak niedawno firma otrzymała od swoich europejskich partnerów nowy sprzęt, który może „odzyskać ponad 95 procent”, powiedział, jednocześnie znacznie lepiej oddzielając odzyskane materiały.

Niektórzy badacze PV chcą osiągnąć jeszcze lepsze wyniki. W innym niedawno opublikowanym artykule przeglądowym zespół kierowany przez naukowców z Krajowego Laboratorium Energii Odnawialnej wzywa do opracowania nowych procesów recyklingu, w których wszystkie metale i minerały są odzyskiwane z wysoką czystością, tak aby recykling był jak najbardziej ekonomiczny. opłacalne i jak najbardziej korzystne dla środowiska. Jak wyjaśnia główny autor badania, Garvin Heath, takie procesy mogą obejmować zastosowanie ciepła lub obróbki chemicznej w celu oddzielenia szkła od ogniw krzemowych, a następnie zastosowanie innych technik chemicznych lub elektrycznych w celu oddzielenia i oczyszczenia krzemu i różnych metale śladowe.

„To, o co prosimy, to coś, co nazywamy zintegrowanym systemem recyklingu o wysokiej wartości” - powiedział Heath Grist. „Wysoka wartość oznacza, że ​​chcemy odzyskać wszystkie materiały składowe, które mają wartość z tych modułów. Zintegrowany odnosi się do procesu recyklingu, który może obejmować wszystkie te materiały i nie musi przechodzić od jednego recyklera do drugiego ”.

Oprócz opracowywania lepszych metod recyklingu, przemysł solarny powinien pomyśleć o tym, jak ponownie wykorzystać panele, gdy tylko jest to możliwe, ponieważ używane panele słoneczne prawdopodobnie będą miały wyższą cenę niż metale i minerały, które zawierają (a ponieważ ponowne użycie generalnie wymaga mniej energii niż recykling). Podobnie jak w przypadku recyklingu, UE przoduje w tym zakresie: poprzez swój program cyrkularnego modelu biznesowego dla przemysłu energii słonecznej, Komisja Europejska finansuje szereg projektów demonstracyjnych, pokazujących, jak można je ponownie wykorzystać. panele słoneczne na dachach i farmy słoneczne, nawet do zasilania stacji ładowania rowerów elektrycznych w Berlinie i kompleksów mieszkaniowych w Belgii.

Recycle PV Solar również recertyfikuje i odsprzedaje otrzymane nieuszkodzone panele, co według Vanderhoof pomaga zrównoważyć koszty recyklingu. Jednak zarówno on, jak i Tao obawiają się, że kilku amerykańskich firm zajmujących się recyklingiem sprzedaje za granicą używane panele słoneczne o kontrolowanej jakości do krajów rozwijających się. „A te kraje zwykle nie mają przepisów dotyczących e-odpadów” - powiedział Tao. „Ostatecznie więc rzucasz swój problem na biedny kraj”.

Aby branża recyklingu energii słonecznej mogła rosnąć w sposób zrównoważony, ostatecznie będzie potrzebować wspierających polityk i przepisów. Unijny model polegający na tym, że producenci finansują odzyskiwanie i recykling paneli słonecznych, mógłby być dobry do naśladowania dla Stanów Zjednoczonych. Ale zanim to się stanie, amerykańscy prawodawcy muszą zdać sobie sprawę, że problem istnieje i tylko narasta, dlatego Vanderhoof spędza dużo czasu na ich edukowaniu.

„Musimy zmierzyć się z faktem, że panele słoneczne z czasem ulegają awarii, a jest ich dużo” - powiedział. „A co zrobimy, gdy zaczną zawodzić? Nie jest właściwe nakładanie tej odpowiedzialności na konsumenta i tak właśnie jest teraz.


Wideo: Fotowoltaika ostrzega! (Październik 2021).