Analiza cyklu życia ogniw PV

W poprzednim numerze opisany został proces produkcyjny ogniw fotowoltaicznych na bazie krzemu oraz modułów cienkowarstwowych wytwarzanych w oparciu o tellurek kadmu (CdTe). Teraz proces produkcyjny zostanie potraktowany tylko jako jeden z etapów cyklu życia modułów fotowoltaicznych.

Umiejscowienie procesu wytwarzania modułów w całym cyklu ich życia dokonywane jest z wykorzystaniem metodologii LCA (Life Cycle Analysis) będącej jedną  z technik zarządzania środowiskowego. Zajmuje się ona aspektami środowiskowymi oraz możliwym wpływem wyrobu na środowisko w okresie jego życia zgodnie  z założeniem „od kołyski po grób”. Technika ta jest wykorzystywana w oparciu o normę EN ISO 14040:2006,  w której opisano zasadę oraz strukturę oceny cyklu życia. Do podstawowych zadań LCA należy: identyfikacja i oszacowanie ilości wprowadzonych do środowiska odpadów oraz obciążeń w postaci zużytych materiałów i energii, ocena potencjalnego wpływu takich obciążeń i dostępnych możliwości ich zmniejszenia [2].

Cykl życia ogniw fotowoltaicznych
Cykl  życia  ogniwa  fotowoltaicznego  może  zostać podzielony na podstawie trzech podstawowych procesów jakie w nim zachodzą. Pierwszym z nich jest proces wytwórczy, w skład którego wchodzą czynności związane z wydobyciem surowców naturalnych, produkcją materiałów, wytworzeniem modułów fotowoltaicznych oraz pozostałych elementów systemu (BOS – ballance of system) i instalacją (zbudowaniem) elektrowni PV. Kolejny – to proces związany z zasadniczą fazą cyklu życia, jaką jest funkcjonowanie systemu PV, główny nakład energetyczny w tej fazie związany jest przede wszystkim z czynnościami konserwacyjnymi, wymianą elementów, które uległy awarii lub się zużyły oraz funkcjonowaniem systemów nadążnych. Ostatni proces związany jest z demontażem instalacji oraz recyklingiem i utylizacją poszczególnych komponentów systemu. Dwa zasadnicze procesy związane  z cyklem życia ogniw fotowoltaicznych zostały przedstawione na rysunkach 1 oraz 2.

Metodologia
Zgodnie z [4] ocena cyklu życia systemów fotowoltaicznych wymaga przyjęcia pewnych założeń, które będą wpływały na ostateczny wynik przeprowadzonych rozważań. Założenia te dotyczą instalacji fotowoltaicznej i określają jej parametry techniczne. Przyjmuje się 30-letni okres życia modułów fotowoltaicznych wykonanych w technologii szkło–szkło lub szkło–Tedlar. Stwierdzenie to opiera się na analizie typowych gwarancji dotyczących modułów fotowoltaicznych (które zakładają np. 80% sprawności po 25 latach) oraz na twierdzeniu, że moduły funkcjonują nadal po upływie gwarancji. Dla falowników wykorzystywanych w instalacjach małych (przydomowych) zakłada się 15-letni okres życia, natomiast dla tych stosowanych w dużych farmach PV – 30-letni, przy założeniu wymiany 10% elementów co 10 lat. (…)