Aurinkopaneelijätteen odotetaan lisääntyvän yli 4000 prosenttia seuraavan vuosikymmenen aikana.Onko aurinkopaneelien kierrätysteollisuus valmis käsittelemään näitä määriä?Uusien paneelien kysynnän kasvaessa eksponentiaalisesti ja raaka-aineista niukasti, kilpailu on käynnissä.
Aurinkopaneelikierrätyksestä on tulossa todellinen haaste.Ison-Britannian nettonollastrategian kannalta kriittinen aurinkoenergia on kestävä ja kestävä vaihtoehto yrityksille ja kotitalouksille, ja se kasvaa nopeasti.
Vuonna 2021 Iso-Britannia lisäsi 730 MW uutta aurinkoenergiakapasiteettia, mikä nosti kokonaisvolyymin 14,6 GW:iin, mikä on 5,3 prosenttia enemmän kuin vuonna 2020, ja – vuoden 2022 toisella neljänneksellä – aurinkovoiman osuus Ison-Britannian sähkön kokonaistuotannosta oli 6,4 prosenttia.Huhtikuun energiaturvallisuusstrategiassa Department for Business, Energy and Industrial Strategy (BEIS) vahvisti, että vuoteen 2035 mennessä Ison-Britannian aurinkoenergian käytön odotetaan viisinkertaistuvan, jolloin kokonaisvolyymi nousee 70 GW:iin: noin 15 prosenttia Yhdistyneen kuningaskunnan ennustetusta energiasta. (ja kasvavat) sähkövaatimukset McKinseyn mukaan.
Nouseva ongelma on, mitä tehdä aurinkopaneeleille, kun ne saavuttavat 30 vuoden käyttöikänsä lopussa.Kun markkinoiden kasvu kiihtyy myös tulevaisuudessa, kasvaa myös kasvava aurinkojätekasa.Kansainvälisen uusiutuvan energian järjestön (IRENA) mukaan Yhdistyneen kuningaskunnan ennustetaan tuottavan 30 000 tonnia aurinkojätettä seuraavan vuosikymmenen aikana.Lisäksi käytöstä poistettujen paneelien määrän ennustetaan tulevan markkinoille 2030-luvulla, kunaurinkopaneelitvuosituhannen jälkeen alkavat horjua.IRENA ennustaa aurinkopaneelien maailmanlaajuisen jätteen olevan 1,7–8 miljoonaa tonnia vuonna 2030.
Lisäksi mahdollinen pullonkaula raaka-aineiden tarjonnassa häämöttää, kun paneelien kysynnän odotetaan ylittävän uusien komponenttien saatavuuden.
Aurinkopaneelien kierrätysteollisuudelle kasvaa paine lisätä kapasiteettiaan pystyäkseen käsittelemään käytöstä poistettujen paneelien nousua ja tukemaan uusien aurinkopaneelien valmistusta.Heinäkuussa aurinkoenergiateollisuuden asiantuntija Sam Vanderhoof ehdotti, että maailmanlaajuisesti vain joka kymmenes aurinkosähköpaneeli kierrätetään ja loput päätyvät kaatopaikalle, viitaten jälleen IRENAn tietoihin.
Sääntely ja noudattaminen
Isossa-Britanniassaaurinkopaneelit luokitellaan muodollisesti luokkaanSähkö ja elektroniikkaLaitteet(EEE) erillisessä kategoriassa 14. Näin ollen aurinkosähköpaneelit kuuluvat sähkö- ja elektroniikkalaiteromua (WEEE) koskevien asetusten piiriin.Niiden käyttöiän loppumista seurataan ja kiinteiden aurinkopaneelien kierrätysinfrastruktuurin kehittäminen on jo käynnissä.
Aurinkopaneelien tuottajien on liityttävä Producer Compliance Scheme (PCS) -järjestelmään, raportoitava markkinoille tuoduista tonnimääristä ja hankittava vaatimustenmukaisuusilmoitukset näiden yksiköiden tulevaa kierrätystä varten.Heidän on myös merkittävä tuotteet, jotta ne neuvovat käyttäjiä ja käsittelylaitoksia materiaalin koostumuksesta ja oikeasta hävittämisestä.
Samanaikaisesti jakelijoiden on kerättävä käytöstä poistetut tuotteet.Heillä on oltava aurinkosähköjätteen takaisinottomenettely tai osallistuttava hallituksen hyväksymään takaisinottojärjestelmään.
Scott Butlerin, Material Focusin toimitusjohtajan, WEEE-vaatimusten noudattamismaksuista rahoitetun kansalaisjärjestön mukaan, on kuitenkin joitakin erityisiä näkökohtia, jotka vaikuttavat aurinkopaneelien talteenottoon: "PV:n kanssa odotatte asentajan ja asennuksen poistajan suhteen. kotitaloudet.Vaikka se on kotimainen tuote, monet ihmiset eivät pysty käsittelemään sitä itse.
"Kuvittelen, että asennuksen poistamiseen on osallistuttava verkkosähköalan rekisteröity ammattilainen… ja he saattavat olla avain tämän [jätteen] käsittelyyn.Vaikka se voi olla vaikeaa, koska ne eivät ole valmiita käsittelemään jätettä, jätteenkuljettajaksi ryhtyminen ei ole niin vaikeaa.
Butler huomauttaa, että aurinkopaneelit, jotka lähestyvät käyttöikänsä loppua, saattavat osoittautua haastavaksi kierrättää valmistuksen vaihtelun vuoksi: "Kierrätyksen osalta mielestäni aurinkopaneelien haasteena tulee olemaan kemian ymmärtäminen, koska varsinkin alussa Käytössä on paljon erilaisia kemiallisia seoksia.Asiat, jotka nyt alkavat ilmestyä, ovat melko vanhoja, 20 vuotta on melko pitkä sykli.Joten ehkä tiedoissa on aukko, joka on ehkä täytettävä siitä, kuka laittoi mitä markkinoille ja mitä se on."
Kierrätysprosessit
Paneeleiden kierrätysprosessit vaihtelevat aurinkopaneelien koostumuksen mukaan, joista yleisin on piipohjainen.Edullisuudestaan ja joustavuudestaan tunnettujen piiaurinkopaneelien markkinaosuus vuonna 2020 oli 73,3 prosenttia;ohutkalvon osuus oli 10,4 prosenttia ja muista materiaaleista (väriherkistetyt, tiivistetyt aurinkosähköt, orgaaniset hybridit) valmistettujen paneelien osuus loput 16,3 prosenttia (Chowdhury et al, 2020).
Kerättynä mikä tahansaPV paneelion vaikea purkaa.Alumiinirunko ja kytkentärasia voidaan irrottaa riittävän yksinkertaisesti;haastava osa on laminoitu tasolasilevy, joka sisältää vähän rauta- ja ei-rautametalleja, muoveja ja puolijohdemateriaaleja.Käsittelyratkaisujen osalta haaste ei ole tekninen, sillä pyrolyysi, kryogeeninen erotus (jäädytys) ja mekaaninen murskaus ovat olemassa eri materiaalien erotustekniikoina.Suurin haaste on, että aurinkopaneelit eivät tuota pakkausjätteen kaltaista jätettä tai lyhytikäisiä kulutusosia.Siksi pääkysymys on taloudellinen: kuka sijoittaa käsittelylinjaan, jolla ei ole aavistustakaan, milloin jäte saapuu?
Ohutkalvopaneelit sisältävät käsittelyprosessin, joka vaatii joitain lisävaiheita metalliyhdisteen "kadmiumtelluridin" talteenottamiseksi ympäristöystävällisesti.Vaikka ohutkalvopaneelit ovat vähemmän suosittuja, niiden materiaalinkäyttö on tehokkaampaa, ja niissä on ohuempi puolijohde, mikä säästää kustannuksia ja hiiltä valmistuksen aikana.Nämä paneelit toimivat paremmin heikossa valaistuksessa ja "äärimmäisissä" kulmissa, mikä on hyödyllistä pystypinnoille ja julkisivuille.
Materiaalien talteenottamiseksi ohutkalvoiset PV-paneelit murskataan laminoinnin poistamiseksi, ennen kuin kiinteät ja nestemäiset sirpaleet erotetaan pyörivällä ruuvilla.Kalvo poistetaan sitten käyttämällä happoa ja peroksidia, minkä jälkeen poistetaan välikerrosmateriaalit tärinällä, kun taas jäljellä oleva lasi ja metalli erotetaan ja otetaan talteen.
Aurinkopaneelien kierrätys mittakaavassa
Huolimatta nykyisistä kierrätysaloitteista, jotka kasvavat tasaisesti, tällä hetkellä vain 80–95 prosenttia kierrätykseen päätyneistä aurinkopaneelimateriaaleista saadaan talteen.Tämän edistämiseksi jätehuoltoyhtiö Veolia johtaa projektia aurinkopaneelien täyden kierrätyksen toteuttamiseksi teollisessa mittakaavassa meneillään olevassa hankkeessa, jota rahoittaa EIT RawMaterials.ReProSolar kehittää erittäin tehokasta prosessia elinkaaren lopussa olevien paneelien kierrättämiseen, mikä mahdollistaa kaikkien piipohjaisten PV-moduulien komponenttien talteenoton.
Käyttämällä delaminaatioteknologiaa aurinkokennon erottamiseen lasilevystä fysikaalisissa ja kemiallisissa prosesseissa saadaan talteen kaikki materiaalit, mukaan lukien puhdas hopea ja pii, tuhoamatta PV-moduuleja.
Yhteistyössä FLAXRES GmbH:n ja ROSI Solarin kanssa, kaksiteknologiayrityksiäjotka kehittävät uusia menetelmiä raaka-aineiden talteenottamiseksi aurinkopaneeleista, hankkeessa testataan toteutettavuutta teollisessa mittakaavassa vuoden loppuun mennessä, jolloin 5 000 tonnia käytöstä poistettuja aurinkosähkömoduuleita käsitellään vuosittain demonstraatiotehtaalla Saksassa vuonna 2024.
Täydellisen kierrätysprosessin kaupallistaminen on avainasemassa nykyisten markkinoiden haasteisiin vastaamisessa, sillä se tuo vahvan kierrätettyjen aurinkopaneelikomponenttien tarjonnan vastaamaan paneelien kasvavaan kysyntään ja käsittelee aurinkopaneelijätteen asennusmääriä.
Arvokkaiden aurinkopaneelikomponenttien talteenotolla voitaisiin saada huomattavia taloudellisia etuja kysynnän kasvaessa.Esimerkiksi hopean osuus paneelien painosta on 0,05 prosenttia, mutta sen markkina-arvosta on 14 prosenttia.Muita arvokkaita ja hyödynnettäviä metalleja ovat alumiini, kupari ja telluuri.Rystad Energyn mukaan PV-paneeleista kerättyjen materiaalien arvo on tällä hetkellä 170 miljoonaa dollaria, mutta vuonna 2030 niiden arvo on yli 2,7 miljardia dollaria.
Aurinkopaneelien uudelleensuunnittelu
Aurinkopaneelien kierrätyksen maailmaan liittyvien innovaatioiden lisäksi myös paneelien suunnittelua suunnitellaan uudelleen uusiokäyttöä ajatellen.Alankomaiden sovelletun tieteellisen tutkimuksen järjestö (TNO) julkisti joulukuussa 2021 äskettäin kehitetyt "Design for Recycling" (D4R) -aurinkopaneelit, jotka on valmistettu elinkaaren loppumista silmällä pitäen.Paneelit, joiden testattu käyttöikä on 30 vuotta, on suunniteltu helposti purettavaksi ilman, että komponentit vahingoittuvat.
Liimakalvolla kapseloiduissa paneeleissa on integroitu laukaisumekanismi kennojen ja kehysten erottamiseksi.Prosessi on vähän energiaa kuluttava eikä sisällä myrkyllisiä aineita.
Tutkimus toteutetaan kahdessa projektissa, joista ensimmäinen on DEREC-projekti, jossa käsiteltiin ja testattiin D4R-paneelit pienessä mittakaavassa varmistaakseen niiden puhtaan purkamisen simuloidun käyttöiän jälkeen.PARSEC-projekti skaalaa sitten teknologian täysikokoisiksi D4R-paneeleiksi kaupalliseen ja asuinkäyttöön.
Vaikka se on paneeleitavalmistettuLähes 30 vuotta sitten, jotka asettivat tämänhetkisen haasteen kierrättäjille, D4R-paneelit voivat yksinkertaistaa paneelien kierrätystä viedäkseen alaa eteenpäin.Ja uusien paneelien lisäksi konsortio tutkii kierrätystekniikoita nykyisille aurinkopaneelimalleille puhtaan piin hankinnan saavuttamiseksi uudelleenkäyttöä varten.
Tiivistettynä
Kumulatiivisesti nämä innovaatiot osoittavat lupaavia keskittymisensä kaupallistamiseen, vaikka huoli on edelleen siitä, saavutetaanko vaadittu mittakaava, kun sekä käytöstä poistettujen paneelien määrä että uusien kysyntä kasvavat.Jos kaupallistaminen kuitenkin sujuu hyvin ja suunnitelmat paneelien valmistamisesta täysin kierrätetyistä materiaaleista voidaan toimittaa, aurinkopaneeliteollisuus katselee vahvaa kiertotaloutta.
Postitusaika: 11.1.2023