ПРЕДИЗВИКАТЕЛСТВАТА ПРЕД РЕЦИКЛИРАНЕТО НА СОЛАРНИ ПАНЕЛИ

Очаква се отпадъците от слънчеви панели да се увеличат с повече от 4000 процента през следващото десетилетие.Готова ли е индустрията за рециклиране на слънчеви панели да се справи с тези обеми?Тъй като търсенето на нови панели нараства експоненциално, а суровините са оскъдни, надпреварата продължава.

Слънчев панелрециклирането се превръща в истинско предизвикателство.От решаващо значение за стратегията на Обединеното кралство за нулева нетна енергия, слънчевата енергия е трайна и устойчива опция за бизнеса и домакинствата и се разраства бързо.

През 2021 г. Обединеното кралство добави 730 MW нов слънчев капацитет, като общият обем достигна 14,6 GW, което е увеличение от 5,3 процента спрямо 2020 г., а през второто тримесечие на 2022 г. слънчевата енергия е допринесла с 6,4 процента от общото производство на електроенергия в Обединеното кралство.В рамките на стратегията за енергийна сигурност от април Министерството на бизнес, енергийна и индустриална стратегия (BEIS) потвърди, че до 2035 г. се очаква разгръщането на слънчевата енергия в Обединеното кралство да се увеличи пет пъти, като общият обем достигне 70 GW: около 15 процента от прогнозирания в Обединеното кралство (и нарастващи) изисквания за електроенергия, според McKinsey.

Възникващ проблем е какво да правим със слънчевите панели, след като достигнат края на своя 30-годишен живот.Тъй като растежът на пазара продължава да нараства в бъдещето, същото ще се случи и с нарастващата купчина слънчеви отпадъци.Според Международната агенция за възобновяема енергия (IRENA) Обединеното кралство се очаква да генерира 30 000 тона слънчеви отпадъци през следващото десетилетие.Освен това се очаква скок на несъществуващите панели да удари пазара през 2030 г., когатослънчеви панелиот хилядолетието започват да се клатят.IRENA прогнозира, че глобалните отпадъци от слънчеви панели ще бъдат между 1,7 милиона и осем милиона тона през 2030 г.

Освен това се очертава потенциално затруднение в доставките на суровини, като търсенето на панели ще надхвърли наличието на нови компоненти.

Индустрията за рециклиране на слънчеви панели нараства под натиск да увеличи капацитета си, за да се справи с увеличаването на несъществуващите панели и да подпомогне производството на нови слънчеви панели.През юли Сам Вандерхуф, експерт в слънчевата индустрия, предположи, че в световен мащаб само един на всеки десет фотоволтаични (PV) панела се рециклира, а останалите завършват на депото, отново позовавайки се на данни от IRENA.

Регулация и съответствие

В Обединеното кралство,слънчевите панели са официално класифицирани катоЕлектрически и електронниОборудване(EEE), в специална категория 14. Като такива, PV панелите са обхванати от разпоредбите за отпадъци от EEE (WEEE);техният край на живот се наблюдава и разработването на инфраструктура за рециклиране на твърди слънчеви панели вече е в ход.

Производителите на слънчеви панели са задължени да се присъединят към Схема за съответствие на производителите (PCS), като отчитат тонажите, въведени на пазара, и получават бележки за съответствие, за да покрият бъдещото рециклиране на тези единици.Те трябва също така да маркират продуктите, за да информират потребителите и съоръженията за обработка относно състава на материала и правилното изхвърляне.

Същевременно дистрибуторите трябва да събират излезли от употреба продукти.Те трябва да имат процедура за обратно приемане на фотоволтаични отпадъци или да допринасят за одобрена от правителството схема за обратно приемане.

Въпреки това, според Скот Бътлър, главен изпълнителен директор на Material Focus, неправителствена организация, финансирана от такси за съответствие с WEEE, има някои отличителни съображения, които ще повлияят на възстановяването на слънчевите панели: „При PV бихте очаквали да има връзка инсталатор/деинсталиращ за домакинства.Въпреки че е местен продукт, не е нещо, с което много хора ще могат да се справят сами.

„Предполагам си, че деинсталирането трябва да включва регистриран професионалист за електрическа мрежа… и те може да са ключът към управлението на тези [отпадъци].Въпреки че може да е трудно, защото те не са подготвени да се справят с отпадъците, не е толкова трудно да станеш превозвач на отпадъци.“

Бътлър отбелязва, че слънчевите панели, които сега наближават края на живота си, може да се окажат трудни за рециклиране поради вариациите в производството: „По отношение на рециклирането, мисля, че предизвикателството при фотоволтаичните ще бъде разбирането на химията, защото, особено в началото, случват се много различни химически смеси.Нещата, които ще започнат да излизат сега, са доста стари, 20 години са доста дълъг цикъл.Така че може би има информационна празнина, която може да се наложи да бъде запушена относно това кой какво е пуснал на пазара и какво е то.“

Процеси на рециклиране

Процесите на рециклиране на панели варират в зависимост от състава на слънчевия панел, най-разпространеният от които е базиран на силиций.Известни със своята достъпност и гъвкавост, силициевите слънчеви панели представляват 73,3 процента дял от пазара през 2020 г.;тънкият филм представлява 10,4 процента, а панелите, произведени от други материали (чувствителни към багрила, концентрирани фотоволтаични, органични хибриди), представляват останалите 16,3 процента (Chowdhury et al, 2020).

Когато се събират, всякаквиPV панелтрудно се разглобява.Алуминиевата рамка и съединителната кутия могат да бъдат премахнати достатъчно лесно;предизвикателната част е ламинираният плосък стъклен лист, който съдържа малки количества черни и цветни метали, пластмаси и полупроводникови материали.Що се отнася до решенията за обработка, предизвикателството не е техническо, тъй като пиролизата, криогенното разделяне (замразяване) и механичното раздробяване съществуват като техники за разделяне на различните материали.Най-голямото предизвикателство е, че PV панелите не генерират отпадъци, подобни на отпадъците от опаковки или консумативи с кратък живот.Следователно основният въпрос е икономически: кой ще инвестира в пречиствателна линия, която няма представа кога ще пристигнат отпадъците?

Тънкослойните панели включват процес на обработка, който изисква някои допълнителни стъпки за възстановяване на съставния метал „кадмиев телурид“ по екологичен начин.Въпреки че са по-малко популярен избор, тънкослойните панели имат по-ефективно използване на материала, като съдържат по-тънък полупроводник, спестявайки разходи и въглерод по време на производството.Тези панели се представят по-добре при слаба светлина и при „екстремни“ ъгли, полезни за вертикални повърхности и фасади.

За да се възстановят материалите, тънкослойните фотоволтаични панели се нарязват, за да се отстрани ламинирането, преди твърдите и течните парчета да бъдат разделени от въртящ се винт.След това филмът се отстранява с помощта на киселина и пероксид, последвано от отстраняване на междинните слоеве с вибрации, докато останалото стъкло и метал се отделят и възстановяват.

Рециклиране на слънчеви панели в мащаб

Въпреки настоящите инициативи за рециклиране, които нарастват стабилно, в момента само 80 до 95 процента от материалите за слънчеви панели, които стигат до рециклиране, се възстановяват.За да напредне в това, компанията за управление на отпадъците Veolia ръководи проект за пълно рециклиране на слънчеви панели в промишлен мащаб в текущ проект, финансиран от EIT RawMaterials.ReProSolar разработва високоефективен процес за рециклиране на панели с изтекъл срок на експлоатация, позволяващ възстановяване на всички базирани на силиций фотоволтаични модули.

Използвайки технология за разслояване за отделяне на слънчевата клетка от стъклената плоча, физични и химични процеси възстановяват всички материали, включително чисто сребро и силиций, без да разрушават фотоволтаичните модули.

В партньорство с FLAXRES GmbH и ROSI Solar, дветехнологични компаниикоито разработват нови методи за възстановяване на суровини от фотоволтаични панели, проектът ще тества осъществимостта в индустриален мащаб до края на годината, като 5000 тона изведени от експлоатация фотоволтаични модули ще бъдат обработвани годишно в демонстрационен завод в Германия през 2024 г.

Комерсиализирането на цялостен процес на рециклиране е от ключово значение за посрещане на настоящото пазарно предизвикателство, осигурявайки силно предлагане на възстановени компоненти на фотоволтаични панели, за да отговори на растящото търсене на панели и за справяне с нарастващите обеми отпадъци от слънчеви панели.

Могат да се постигнат значителни икономически ползи от възстановяването на компоненти на фотоволтаични панели с висока стойност, тъй като търсенето нараства.Среброто, например, макар и да представлява 0,05 процента от теглото на панела, съставлява 14 процента от пазарната му стойност.Други ценни и възстановими метали включват алуминий, мед и телур.Според Rystad Energy, докато възстановените материали от излезлите от употреба фотоволтаични панели в момента струват 170 милиона долара, те се очаква да струват повече от 2,7 милиарда долара през 2030 г.

Редизайн на слънчеви панели

В допълнение към иновациите в света на рециклирането на слънчеви панели, дизайнът на панелите също се преосмисля с мисъл за повторна употреба.Холандската организация за приложни научни изследвания (TNO) разкри своите новоразработени слънчеви панели „Дизайн за рециклиране“ (D4R) през декември 2021 г., произведени с оглед изтичане на жизнения цикъл.Панелите с тестван 30-годишен живот са проектирани за лесно разглобяване без повреждане на компоненти.

Панелите, капсуловани със залепващо фолио, притежават интегриран задействащ механизъм за разделяне на клетките и рамките.Процесът е нискоенергиен и не включва токсични елементи.

Изследването се помещава в два проекта, като първият е проектът DEREC, който концептуализира и тества панелите D4R в малък мащаб, за да гарантира тяхното чисто демонтиране след симулиран експлоатационен живот.След това проектът PARSEC ще увеличи мащаба на технологията до D4R панели в пълен размер за търговска и битова употреба.

Докато е панелипроизведенипреди близо 30 години, които представляват настоящото предизвикателство за рециклиращите, панелите D4R могат да опростят рециклирането на панели, за да тласнат индустрията напред.Освен това, в допълнение към новите панели, консорциумът проучва техники за рециклиране на настоящите модели слънчеви панели, за да постигне получаване на чист силиций за повторна употреба.

В заключение

Кумулативно, тези нововъведения показват обещание в техния фокус върху комерсиализацията, въпреки че остава загрижеността дали необходимият мащаб ще бъде постигнат, като се увеличават както обемите на нефункциониращи панели, така и търсенето на нови.Въпреки това, ако усилията за комерсиализация вървят добре и ако плановете за производство на панели от напълно възстановени материали могат да бъдат доставени, индустрията на соларните панели гледа към стабилна кръгова икономика.