Päikesepaneelide jäätmed suurenevad järgmisel kümnendil enam kui 4000 protsenti.Kas päikesepaneelide ringlussevõtu tööstus on valmis nende mahtudega toime tulema?Kuna nõudlus uute paneelide järele kasvab hüppeliselt ja toorainet napib, on võidujooks käimas.
Päikesepaneelringlussevõtt on muutumas tõeliseks väljakutseks.Ühendkuningriigi nullpuhastusstrateegia jaoks on päikeseenergia kestev ja jätkusuutlik valik ettevõtetele ja kodumajapidamistele ning see kasvab kiiresti.
2021. aastal lisas Ühendkuningriik 730 MW uut päikeseenergia võimsust, viies kogumahu 14,6 GW-ni, mis on 5,3 protsendiline kasv võrreldes 2020. aastaga ning 2022. aasta teises kvartalis moodustas päikeseenergia 6,4 protsenti Ühendkuningriigi elektrienergia kogutoodangust.Aprillikuu energiajulgeoleku strateegia raames kinnitas äri-, energia- ja tööstusstrateegia osakond (BEIS), et 2035. aastaks peaks Ühendkuningriigi päikeseenergia kasutuselevõtt suurenema viis korda, viies kogumahu 70 GW-ni: umbes 15 protsenti Ühendkuningriigi prognoositud energiast. (ja kasvav) elektrivajadus vastavalt McKinseyle.
Esile kerkiv probleem on see, mida teha päikesepaneelidega, kui need jõuavad oma 30-aastase eluea lõppu.Kuna turu kasv jätkub ka tulevikus, kasvab ka päikeseenergia jäätmete hunnik.Rahvusvahelise Taastuvenergia Agentuuri (IRENA) andmetel toodab Ühendkuningriik järgmise kümnendi jooksul 30 000 tonni päikeseenergia jäätmeid.Lisaks eeldatakse, et 2030. aastatel jõuab turule kasutusest kõrvaldatud paneelide arvu suurenemine, kuipäikesepaneelidaastatuhandest alates hakkavad kõikuma.IRENA prognoosib, et 2030. aastal on päikesepaneelide ülemaailmne jäätmekogus 1,7–8 miljonit tonni.
Lisaks võib tekkida potentsiaalne kitsaskoht tooraine tarnimisel, kuna nõudlus paneelide järele ületab esmaste komponentide kättesaadavuse.
Päikesepaneelide ringlussevõtu tööstuse surve kasvab oma võimsuse suurendamiseks, et tulla toime kasutusest kõrvaldatud paneelide arvu kasvuga ja toetada uute päikesepaneelide tootmist.Juulis soovitas päikeseenergia tööstuse ekspert Sam Vanderhoof, et ülemaailmselt võetakse ringlusse vaid üks kümnest fotogalvaanilisest (PV) paneelist ja ülejäänud satuvad prügilasse, viidates taas IRENA andmetele.
Reguleerimine ja vastavus
Ühendkuningriigispäikesepaneelid on ametlikult klassifitseeritud järgmiseltElektri- ja elektroonikaseadmedVarustus(EEE), spetsiaalse kategooria 14 alusel. Sellisena kuuluvad PV-paneelid elektri- ja elektroonikaseadmete jäätmete (WEEE) määruste alla;nende eluea lõppu jälgitakse ja tahke päikesepaneelide taaskasutustaristu arendamine juba käib.
Päikesepaneelide tootjad on kohustatud liituma tootjate nõuetele vastavuse süsteemiga (PCS), teatades turule toodud tonnaažidest ja hankima vastavusmärkmeid, et hõlmata nende seadmete tulevast ringlussevõttu.Samuti peavad nad märgistama tooted, et anda kasutajatele ja töötlemisasutustele nõu materjali koostise ja õige kõrvaldamise kohta.
Samal ajal peavad turustajad koguma kasutuselt kõrvaldatud tooteid.Neil peab olema fotoelektriliste jäätmete tagasivõtmise kord või nad peavad osalema valitsuse heakskiidetud tagasivõtmisskeemis.
Elektri- ja elektroonikaseadmete jäätmete vastavustasudest rahastatava valitsusvälise organisatsiooni Material Focus tegevjuhi Scott Butleri sõnul on aga mõned eristavad kaalutlused, mis mõjutavad päikesepaneelide taastamist: „PV puhul eeldate, et paigaldaja/desinstallija suhe majapidamised.Kuigi see on kodumaine toode, ei saa paljud inimesed sellega ise hakkama.
"Ma kujutan ette, et desinstallimine peab hõlmama elektrivõrgu registreeritud professionaali… ja nemad võivad olla selle [jäätmete] käitlemise võti.Kuigi see võib olla keeruline, kuna nad ei ole jäätmekäitluseks ette nähtud, pole jäätmevedajaks saamine nii raske.
Butler märgib, et päikesepaneelide taaskasutamine, mis läheneb kasutusea lõpule, võib tootmise erinevuste tõttu osutuda keeruliseks: "Ma arvan, et ringlussevõtuga seoses on fotovoltiliste paneelide väljakutseks keemia mõistmine, sest eriti alguses, seal on palju erinevaid keemilisi segusid.Asjad, mis nüüd välja tulema hakkavad, on üsna vanad, 20 aastat on päris pikk tsükkel.Nii et võib-olla on teabelünk, mis võib vajada ületamist selle kohta, kes mida turule pani ja mis see on.
Taaskasutusprotsessid
Paneelide ringlussevõtu protsessid varieeruvad sõltuvalt päikesepaneelide koostisest, millest levinuim on ränipõhine.Oma taskukohasuse ja paindlikkuse poolest tuntud ränist päikesepaneelid moodustasid 2020. aastal 73,3 protsendi turuosa;õhuke kile moodustas 10,4 protsenti ja muudest materjalidest (värvitundlikud, kontsentreeritud fotogalvaanilised, orgaanilised hübriidid) valmistatud paneelid moodustasid ülejäänud 16,3 protsenti (Chowdhury et al, 2020).
Kogumisel mis tahesPV paneelon raske lahti võtta.Alumiiniumraami ja ühenduskarbi saab piisavalt lihtsalt eemaldada;väljakutseid pakkuv osa on lamineeritud lehtklaas, mis sisaldab vähesel määral must- ja värvilisi metalle, plastmassi ja pooljuhtmaterjale.Seoses töötlemislahendustega ei ole väljakutse tehniline, kuna pürolüüs, krüogeenne eraldamine (külmutamine) ja mehaaniline purustamine eksisteerivad erinevate materjalide eraldamismeetoditena.Suurim väljakutse on see, et PV-paneelid ei tekita jäätmeid, mis on sarnased pakendijäätmetega või lühikese elueaga kulumaterjalidega.Seetõttu on põhiküsimus majanduslik: kes investeerib puhastusliini, millel pole õrna aimugi, millal jäätmed kohale jõuavad?
Õhukese kilega paneelid hõlmavad töötlemisprotsessi, mis nõuab mõningaid täiendavaid samme, et metalliühend "kaadmiumtelluriid" keskkonnasäästlikult taaskasutada.Kuigi õhukese kilega paneelid on vähem populaarsed, on materjalikasutus tõhusam, kuna neil on õhem pooljuht, mis säästab tootmise ajal kulusid ja süsinikku.Need paneelid toimivad paremini madalamas valguses ja "äärmuslike" nurkade korral, mis on kasulikud vertikaalsete pindade ja fassaadide jaoks.
Materjalide taastamiseks purustatakse õhukese kilega PV-paneelid lamineerimise eemaldamiseks, enne kui tahked ja vedelad killud eraldatakse pöörleva kruviga.Seejärel eemaldatakse kile happe ja peroksiidiga, millele järgneb vahekihtide materjalide eemaldamine vibratsiooniga, ülejäänud klaas ja metall eraldatakse ja taastatakse.
Päikesepaneelide ringlussevõtt ulatuslikult
Hoolimata praeguste ringlussevõtu algatuste pidevast kasvust, taaskasutatakse praegu vaid 80–95 protsenti päikesepaneelide materjalidest, mis on ringlussevõetud.Selle edendamiseks juhib jäätmekäitlusettevõte Veolia projekti, mille eesmärk on viia päikesepaneelide täielik taaskasutamine tööstuslikus mastaabis käimasoleva projekti raames, mida rahastab EIT RawMaterials.ReProSolar töötab välja ülitõhusat protsessi kasutusea lõppenud paneelide taaskasutamiseks, mis võimaldab taaskasutada kõiki ränipõhiseid PV-mooduli komponente.
Kasutades delamineerimistehnoloogiat päikesepatarei klaasplaadist eraldamiseks, taastavad füüsikalised ja keemilised protsessid kõik materjalid, sealhulgas puhta hõbeda ja räni, ilma PV-mooduleid hävitamata.
Koostöös ettevõtetega FLAXRES GmbH ja ROSI Solar, kakstehnoloogiaettevõttedkes töötavad välja uusi meetodeid PV-paneelidest toormaterjalide taaskasutamiseks, testib projekt aasta lõpuks teostatavust tööstuslikus mastaabis ning 2024. aastal töödeldakse Saksamaal asuvas näidistehases aastas 5000 tonni dekomisjoneeritud PV-mooduleid.
Täieliku ringlussevõtu protsessi kommertsialiseerimine on praeguse turuprobleemi lahendamiseks võtmetähtsusega, pakkudes taaskasutatud PV-paneelide komponente, et rahuldada kasvavat nõudlust paneelide järele, ja käidelda päikesepaneelide jäätmete paigaldusmahtu.
Väärtuslike PV-paneelide komponentide taastamisest võib nõudluse suurenedes saada märkimisväärset majanduslikku kasu.Näiteks hõbe moodustab 0,05 protsenti paneeli massist, kuid moodustab selle turuväärtusest 14 protsenti.Teiste väärtuslike ja taaskasutatavate metallide hulka kuuluvad alumiinium, vask ja telluur.Rystad Energy andmetel on kasutusea lõppenud PV-paneelidest taaskasutatud materjalide väärtus praegu 170 miljonit dollarit, kuid 2030. aastal on nende väärtus üle 2,7 miljardi dollari.
Päikesepaneelide ümberkujundamine
Lisaks uuendustele päikesepaneelide taaskasutamise maailmas mõeldakse ümber ka paneelide disaini, pidades silmas taaskasutust.Madalmaade Rakendusteaduslike Uuringute Organisatsioon (TNO) avalikustas 2021. aasta detsembris oma äsja väljatöötatud „Design for Recycling” (D4R) päikesepaneelid, mis on toodetud kasutusea lõppu silmas pidades.Testitud 30-aastase elueaga paneelid on loodud lihtsaks lahtivõtmiseks ilma komponente kahjustamata.
Paneelid, mis on kapseldatud kleepuva fooliumiga, sisaldavad integreeritud päästikmehhanismi rakkude ja raamide eraldamiseks.Protsess on madala energiatarbega ega sisalda toksilisi elemente.
Uuringut korraldavad kaks projekti, millest esimene oli DEREC projekt, mille käigus koostati ja testiti D4R paneele väikeses mahus, et tagada nende puhas demonteerimine pärast simuleeritud kasutusiga.Seejärel laiendab PARSEC-projekt tehnoloogiat täissuuruses D4R-paneelideks äri- ja eluruumides kasutamiseks.
Kuigi see on paneelidtoodetudPeaaegu 30 aastat tagasi, mis on ringlussevõtjatele praegune väljakutse, võivad D4R-paneelid paneelide ringlussevõttu lihtsustada, et tööstust edasi viia.Lisaks uutele paneelidele uurib konsortsium praeguste päikesepaneelide mudelite ringlussevõtu tehnikaid, et saavutada taaskasutamiseks puhas räni.
Kokkuvõtteks
Need uuendused näitavad kumulatiivselt paljulubavat keskendumist kommertsialiseerimisele, kuigi endiselt on muret selle pärast, kas nõutav ulatus saavutatakse, kuna nii kasutusest kõrvaldatud paneelide maht kui ka nõudlus uute järele kasvavad.Kui aga kommertsialiseerimisega seotud jõupingutused lähevad hästi ja kui plaanid toota paneele täielikult taaskasutatud materjalidest on võimalikud, on päikesepaneelide tööstus silmis tugeva ringmajandusega.
Postitusaeg: jaanuar 11-2023