211service.com
Panele słoneczne są trudne do recyklingu. Te firmy próbują to naprawić.
Pani Tech | Pikselowa kałamarnica
W ciągu ostatnich dwóch dekad zainstalowano miliony paneli słonecznych — a ponieważ zwykle działają one od 25 do 30 lat, wiele z nich wkrótce będzie gotowych na emeryturę i prawdopodobnie trafi na wysypisko śmieci. Jednak nowe wysiłki na rzecz recyklingu tych paneli mogą zmniejszyć zarówno ilość odpadów, jak i nowego materiału, który należy wydobyć.
Tylko około 10% paneli w USA jest poddawanych recyklingowi – nie jest to wymagane przez przepisy federalne, a recykling urządzeń jest obecnie znacznie droższy niż samo ich wyrzucanie. Jednak materiały w panelach fotowoltaicznych, które co roku zostaną wyłączone z eksploatacji, do 2050 r. mogą być warte około 2 miliardy dolarów. Nowe wysiłki, w tym jedno podejście francuskiego startupu o nazwie ROSI, mają na celu odzyskanie tych cennych materiałów, zwłaszcza srebra i krzemu, w celu recyklingu panele bardziej opłacalne finansowo.
Powiązana historia
Czyhające zagrożenie dla rozwoju energetyki słonecznej Spadające ceny energii słonecznej w słoneczne dni podważają ekonomiczne uzasadnienie budowy większej liczby farm fotowoltaicznych – i zagrażają celom klimatycznym.
Rozwój produkcji energii słonecznej jest kluczem do zmniejszenia emisji na całym świecie. Globalnie produkowane panele słoneczne 720 terawatogodzin energii w 2019 r., co stanowiło około 3% światowej produkcji energii elektrycznej. I zajęło to około 46 milionów ton metrycznych paneli słonecznych, aby to zrobić.
Około 8 milionów ton metrycznych wycofanych z eksploatacji paneli słonecznych może zgromadzić się na całym świecie do 2030 r. Do 2050 r. liczba ta może osiągnąć 80 milionów . Recykling tych paneli może stanowić nowe źródło materiałów, które w innym przypadku musiałyby zostać wydobyte (potencjalnie w warunkach niebezpiecznych lub wyzyskujący warunki pracy ), czyniąc energię słoneczną bardziej zrównoważonym elementem układanki czystej energii.
Co znajduje się w panelu słonecznym?
Panele słoneczne są ułożone jak kanapka z ogniwami pośrodku. Około 90% komercyjnych paneli słonecznych wykorzystuje krzem jako półprzewodnik, który przekształca światło w energię elektryczną. Cienkie paski metalu, zwykle srebra, przecinają powierzchnię kryształów krzemu w każdej komórce i przenoszą elektryczność do miedzianych przewodów panelu.
Ogniwa słoneczne są otoczone barierą ochronną, zwykle z przezroczystego tworzywa sztucznego o nazwie EVA. Na wierzch nakładana jest kolejna warstwa szkła, a tył pokrywa inny rodzaj plastiku, np. PET. Całość otoczona jest aluminiową ramą.
Ta warstwowa konstrukcja chroni komórki przed żywiołami, jednocześnie przepuszczając światło słoneczne, ale jej dekonstrukcja może być trudna, gdy panele osiągną kres swojej żywotności.
Drugie życie
Niektóre firmy próbują odnawiać i ponownie wykorzystywać panele, które utraciły wydajność, lub przynajmniej ratować niektóre ze swoich komponentów. Ponowne użycie to najprostszy i najtańszy sposób na recykling paneli — wymaga najmniejszego przetwarzania i zapewnia najwyższą cenę.
Panel może kosztować około 55 USD, a używany panel może zostać odsprzedany za około 22 USD. Lub zużyte komponenty panelu mogą zostać sprzedane za łączną kwotę do 18 USD, zgodnie z Meng Tao , profesor inżynierii na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie i założyciel firmy zajmującej się recyklingiem paneli słonecznych o nazwie TG Companies.
Chociaż niektórzy sprzedawcy oferują używane panele do sprzedaży klientom indywidualnym, nie oferują one dużych oszczędności cenowych. Panele stanowią co najwyżej około połowę kosztów domowych paneli słonecznych, z pozostałym wyposażeniem i pozwoleniami na pokrycie reszty. Biorąc pod uwagę, że używane panele nie generują tak dużo energii elektrycznej, pieniądze zaoszczędzone na ich zakupie mogą nie być tego warte.
Zużyte panele, których nie można odsprzedać, są przeznaczone na wysypisko lub do pewnego rodzaju recyklingu. W przypadku braku mandatów federalnych, Waszyngton niedawno przeszły wymagania dotyczące recyklingu dla producentów, a inne stany rozważają teraz zrobienie tego samego. Tymczasem UE wymaga od producentów zbierania i recyklingu zużytych paneli słonecznych oraz finansowania badań nad rozwiązaniami wycofanymi z eksploatacji dla produkowanej technologii.
Do 2030 roku może zgromadzić się około 8 milionów ton wycofanych z eksploatacji paneli słonecznych.
Niektóre zakłady utylizacji odpadów mogą poddawać recyklingowi panele słoneczne przy użyciu metod mechanicznych. Większość z nich wyskakuje z aluminiowej ramy i szlifuje całe szkło, krzem i inne metale do mieszanki zwanej stłuczką szklaną, która może być sprzedawana do materiałów budowlanych lub innych zastosowań przemysłowych.
Ale stłuczka nie jest dużo warta – około 3 USD za miksturę wartą panelu. I nie jest jasne, czy znajdą się nabywcy na całą stłuczkę, która wynikałaby z recyklingu znacznie większej liczby paneli słonecznych, mówi Tao. Możliwość wydobycia czystych, wartościowych materiałów może sprawić, że recykling będzie bardziej opłacalny.
W 2018 r. firma zajmująca się gospodarką odpadami Veolia z siedzibą w pobliżu Paryża otworzyła, jak mówi, pierwszą linię recyklingu opracowaną specjalnie do recyklingu paneli słonecznych. Zlokalizowany w Rousset we Francji zakład stosuje również proces mechanicznego recyklingu, chociaż ponieważ jest przeznaczony do paneli słonecznych, więcej komponentów jest poddawanych recyklingowi osobno niż w zakładach wykorzystujących ogólny sprzęt do recyklingu e-odpadów. Jednak niektóre firmy obstawiają, że inne metody, takie jak procesy termiczne i chemiczne, będą jeszcze wydajniejsze.
Wydobywanie starych paneli
ROSI Solar, francuski startup założony w 2017 roku, ogłosił niedawno plany budowy nowego zakładu recyklingu w Grenoble we Francji. Yun Luo, dyrektor generalny ROSI, mówi, że firma opracowała proces ekstrakcji srebra, krzemu i innych wartościowych materiałów ze zużytych paneli. Zakład powinien zostać otwarty przed końcem 2022 roku dzięki umowie z Soren, francuskim stowarzyszeniem handlowym.
Soren współpracuje również z francuską firmą logistyczną Envie 2E Aquitaine, która spróbuje znaleźć inne zastosowania wycofanych z eksploatacji paneli słonecznych. Jeśli panele nie działają, firma usunie aluminiową ramę i szkło przed przekazaniem ich do ROSI w celu recyklingu, mówi Luo.
ROSI koncentruje się na odzyskiwaniu srebra i krzemu o wysokiej czystości, ponieważ te dwa materiały stanowią ponad 60% kosztów panelu. Firma stosuje zastrzeżony proces chemiczny na pozostałych warstwach, skupiając się na usuwaniu drobnych srebrnych nitek, które przepuszczają prąd przez działający panel słoneczny.
Luo odmówił wchodzenia w szczegóły, ale mówi, że firma może odzyskać prawie całe srebro w postaci stałej, więc łatwiej jest oddzielić je od innych metali, takich jak ołów i cyna. Luo mówi, że firma odzyskuje również krzem w wystarczająco czystej postaci, aby można go było przetworzyć i ponownie wykorzystać w nowych panelach lub akumulatorach EV.
Aby być rentownym, firma ROSI będzie musiała poddać recyklingowi co najmniej 2000 do 3000 ton paneli rocznie, mówi Luo. Soren spodziewa się zebrać około 7000 ton paneli w 2021 roku, a liczba ta prawdopodobnie wzrośnie ponad dwukrotnie do 2025 roku.
Jednak ceny materiałów pochodzących z recyklingu mogą być dość zmienne. Kiedy Tao opublikował praca przeglądowa w sprawie recyklingu paneli słonecznych w czerwcu 2020 r. obliczył, że wartość surowców, które można wydobyć ze zużytego panelu, wyniesie około 10 USD. Mówi, że do czerwca 2021 r. liczba ta prawie się podwoiła, do 19 dolarów, z powodu skoku ceny krzemu klasy słonecznej. Ten wzrost skłonił go do ponownego przemyślenia procesu recyklingu, który rozwija dla własnego startupu.
Ta zmienność cen oznacza, że ekonomika recyklingu pozostaje niepewna. A ponieważ srebro jest tak drogie i ograniczone, niektórzy badacze pracują nad zmniejszeniem, a nawet zastąpieniem srebra w nowych panelach słonecznych. Chociaż mogłoby to jeszcze bardziej obniżyć ich cenę, wpłynęłoby to również na ekonomiczne uzasadnienie recyklingu, mówi Tao.
To, co pozostaje do zobaczenia, to wpływ na środowisko samych wysiłków związanych z recyklingiem. Ilościowe określenie wpływu, jaki będą one miały na zanieczyszczenie i emisje, może pomóc w podjęciu decyzji o najlepszym podejściu do problemu odpadów słonecznych, mówi Garvin Heath , starszy analityk ds. zrównoważonego rozwoju energii w Narodowym Laboratorium Energii Odnawialnej. Heath jest ekspertem w dziedzinie analizy cyklu życia, która uwzględnia wpływ technologii na środowisko od momentu jej wytworzenia do końca jej życia.
Sposób, w jaki technologia wpływa na środowisko podczas jej użytkowania, nie zawsze opowiada całą historię. Produkcja, transport i utylizacja dowolnej technologii generuje emisje i ważne jest, aby wziąć to wszystko pod uwagę, mówi Heath. Dokładny sposób produkcji i recyklingu panelu pomaga określić, jak naprawdę jest pomocny w zmniejszaniu emisji.
To obliczenia, które powinniśmy wziąć pod uwagę w przypadku większości technologii, z których korzystamy na co dzień, dodaje Heath. Całkowita ilość globalnych e-odpadów może uderzyć 120 milionów ton metrycznych rocznie do 2050 , według raportu ONZ.
Heath mówi, że każda technologia ma swój kres i na tym etapie musisz zarządzać tymi technologiami.
Ta historia mówiła wcześniej, że ROSI odzyskuje krzem klasy PV. Poprawiono, aby zauważyć, że do oczyszczenia odzyskanego krzemu do klasy fotowoltaicznej wymagana byłaby dodatkowa obróbka.