Najnowsze badania dotyczące recyklingu

W ostatnim czasie Narodowe Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) z siedzibą w Golden w Kolorado zajmowało się problemem zagospodarowania wycofanych z użytku modułów fotowoltaicznych. Dokonano pierwszej globalnej oceny możliwości wykorzystania elementów nie eksploatowanych już paneli słonecznych.

Oszacowano, że ilość odpadów z niepotrzebnych modułów fotowoltaicznych może wynieść nawet 80 milionów ton metrycznych do 2050 roku! Ponadto moduły wykonane z toksycznych materiałów mogą stanowić źródło zagrożenia dla środowiska! Czy jest się czego obawiać?

Globalny problem gospodarowania odpadami PV

Średni okres użytkowania modułów wynosi obecnie około 30 lat. Jeśli chodzi o wysokiej jakości panele, czas funkcjonowania może osiągać nawet 40 lat i więcej, jednak już ze spadkiem ich skuteczności. Po tym czasie instalacja fotowoltaiczna może stać się bezużytecznym odpadem.
Obecnie nie istnieją standardy dotyczące recyklingu dla odzyskania cenniejszych materiałów, ani te mówiące o sposobie łagodzenia negatywnego wpływu na środowisko przez wycofane już panele. Pojawiają się przeglądy dotyczące poszczególnych opcji wtórnego wykorzystania zużytych modułów PV, jednak nie zawierają one oceny najbardziej opłacalnych działań na skalę globalną. Brakuje dokładnych wytycznych co do możliwości postępowania z modułami po przekroczeniu czasu ich żywotności! W związku z tym trudno wybrać najbardziej racjonalne rozwiązanie.

Czy istnieją miejsca recyklingu modułów fotowoltaicznych?

Niektóre kraje wprowadziły przepisy dotyczące recyklingu modułów, inne są dopiero w początkowej fazie modyfikacji uregulowań. Z prawnego punktu widzenia panele fotowoltaiczne często podlegają bowiem ogólnej klasyfikacji odpadów. W Unii Europejskiej dyrektywa dotycząca zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego definiuje zużyte moduły jako odpad elektroniczny.

Na ten moment na świecie istnieje tylko jeden zakład przeznaczony do recyklingu krzemu krystalicznego z paneli słonecznych. Powstał on w 2018 roku w Rousset z inicjatywy dwóch największych europejskich stowarzyszeń – Veolia oraz PV CYCLE – zajmujących się odzyskiem modułów PV. Celem działania obiektu jest recykling 4 000 ton odpadów każdego roku oraz docelowy odzysk 95% materiałów.

Oprócz europejskiego zakładu gospodarki odpadami fotowoltaicznymi istnieją również te miejsca, które zajmują się recyklingiem modułów, choć nie są bezpośrednio przeznaczone do tego celu. Często posiadają jednak odpowiedni sprzęt, który może służyć także do utylizacji tego typu instalacji.

Recykling krzemowych paneli fotowoltaicznych

Naukowcy z Narodowego Laboratorium skupili swą uwagę na kwestii ponownego wykorzystania krzemu krystalicznego. Materiał ten wykorzystuje się obecnie w ponad 90% zainstalowanych systemach fotowoltaicznych. Wartość krzemu zależy od jego czystości, stąd też podczas odzysku tego surowca należałoby zwrócić uwagę na rozwój procesów jego oczyszczania. Naukowcy podkreślają konieczność wykonania analizy techniczno-ekonomicznej oraz oceny cyklu życia materiału, aby osiągnąć jak najlepsze wyniki badań.

Po recyklingu poszczególne elementy panelu mogą zostać przeznaczone do ponownego wykorzystania. W ten sposób rama instalacji PV trafia np. do rafinerii aluminium, szklane fragmenty mogą być ponownie użyte w przemyśle szklarskim, a krzem staje się na powrót cennym materiałem produkcyjnym jako metal szlachetny. Złącza i kable, z których składa się instalacja również podlegają recyklingowi. Po ich skruszeniu przyjmują postać miedzianego śrutu, z którego wytwarzane są nowe elementy elektroniczne.

Recykling cienkowarstwowych paneli fotowoltaicznych

Recykling cienkowarstwowych paneli rozpoczyna się w niszczarce, gdzie rozdrabniane są na cząstki o średnicy nie większej niż 4-5 mm. Powstają elementy o stałym oraz płynnym stanie skupienia. W celu ich rozdzielenia obracająca śruba zatrzymuje większe fragmenty, a ciecz spływa do specjalnego pojemnika, po czym poddawana jest oczyszczaniu. Na dalszym etapie dokonuje się wydzielenia półprzewodników od reszty materiałów. Substancje stałe oddziela się od zanieczyszczeń, a następnie poddaje procesowi płukania.

Problem recyklingu modułów fotowoltaicznych jest ważny, ponieważ branża OZE rozwija się, poszerza swe zasięgi oraz zwiększa swój udział w całkowitej produkcji energii. Dążenie do jak najefektywniejszych rozwiązań energetycznych, wykorzystywanie nowych technologii ze źródeł odnawialnych, a przy tym dbanie o środowisko naturalne sprawia, że należy spodziewać się coraz większego wykorzystywania paneli PV. Co za tym idzie, zwiększy się ilość zużytych modułów, które będzie trzeba należycie zutylizować, aby nie zagrażały otoczeniu. Ponadto mile widziane będą rozwiązania pozwalające odzyskać cenne materiały z wykorzystanych już paneli, aby móc zagospodarować je powtórnie.

Źródła: livingcircular.veolia.com, greenmatch.co.uk

Redakcja GLOBEnergia