Recykling modułów PV w Europie – czystość materiału a ochrona środowiska. Innowacje w metodach recyklingu przemysłowego Do połowy tego stulecia Europa mogłaby wylądować na górze odpadów o masie 10 milionów ton pozostawionej przez zużyte panele słoneczne. Na szczęście od 2015 roku są prowadzone badania na temat najbardziej efektywnych i zrównoważonych metod ponownego wykorzystania materiałów z recyklingu tej technologii.
W tym roku Francuski Narodowy Instytut Energii Słonecznej (INES) przeanalizował aktualną sytuację w europejskim przemyśle recykling modułów słonecznych. Opracowywane są procesy. Które pozwoliłyby na utworzenie nowej gałęzi przemysłu przetwórczego odpadów. Która może osiągnąć wielobilionowe zyski, jednocześnie wspierając ochronę środowiska naturalnego.
Energia słoneczna w ostatniej dekadzie osiągnęła wysoką prędkość na drodze swego rozwoju i oczekuje się. Że trend ten spotka się ze swoją kontynuacją. Według międzynarodowych instytucji zajmujących się energią słoneczną przewidywane jest osiągnięcie poziomu globalnej mocy wytwórczej 4-5 TW w 2050 r. A wartość samego rynku związanego z recyklingiem zużytych paneli słonecznych może osiągnąć aż 15 mld USD.
Imponujący wzrost zainstalowanej mocy naturalnie rodzi pytania o dalszy los paneli fotowoltaicznych po ich zużyciu i recyklingu. Przyjrzyjmy się. Jakie problemy branży fotowoltaicznej przyszłości zostały zidentyfikowane i jakie inicjatywy są podejmowane w celu ich rozwiązania.
Według raportu opublikowanego przez Międzynarodową Agencję Energii Odnawialnej (IRENA) w 2015 r. wartość sumy odpadów z paneli fotowoltaicznych w 2050 r. na globalnym rynku może osiągnąć 15 mld USD. Szacunki te zakładają, że w najbliższych latach uda się wypracować metody właściwego przeprowadzenia recyklingu i ponownego przeznaczenia materiałów do użytku.
Autorzy raportu i twórcy związanych z inicjatywą recyklingu PV projektów zwracają uwagę na dyrektywę Unii Europejskiej w sprawie zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (WEEE). Dyrektywa weszła w życie w lutym 2014 r. i ustanawia. Że w wyniku inicjatyw podejmowanych w bieżącym roku powinno zostać odzyskanych co najmniej 85% odpadów z modułów fotowoltaicznych. A 80% z nich ma być poddanych recyklingowi lub ponownie wykorzystanych.
Że prym w ilości wszystkich odzyskanych z gospodarstw domowych odpadów elektronicznych wiodą Chorwacja, Liechtenstein (ponad 80% odzyskanej masy elektronicznych odpadów). A także Estonia i Bułgaria (prawie 70%). Polska, wraz z takimi krajami jak Niemcy, Dania, Belgia czy Hiszpania, znajduje się w tych statystykach na średnim poziomie w zakresie 35%-40%.
CABRISS to wspólna inicjatywa 16 europejskich firm i instytutów badawczych. Która uzyskała akceptację unijnego programu ramowego „Horyzont 2020” w zakresie badań naukowych i innowacji. Misją projektu jest wzmacnianie w Europie lokalnej energetyki rozproszonej opartej na OZE przy wsparciu ulepszonych metod recyklingu.
Główną wizją projektu CABRISS (skrót od: REALIZACJA LOKALNEJ GOSPODARKI OPARTEJ NA RECYKLINGU. PONOWNYM UŻYTKOWANIU I ODZYSKANIU INDU, SILIKONU I SREBRA JAKO MATERIAŁÓW DO FOTOWOLTAIKI I INNYCH ZASTOSOWAŃ) jest rozwój gospodarki w obiegu zamkniętym. Skupionej na branży fotowoltaicznej, ale także na ogólnie ujętych gałęziach przemysłu elektronicznego i szklanego.
Konsorcjum utworzone przez 11 firm i pięć instytutów badawczych z dziewięciu krajów UE w roku 2018 opublikowało wyniki projektu. Który wykazuje, że zarządzanie wycofywaniem z eksploatacji i recyklingiem modułów PV jest wysoce ekonomicznym przedsięwzięciem.
Materiał składowy panelu PV | Waga / Kg | % Wagi | € / Kg | Wartość € | % Wartości |
Szkło | 14,7 | 72,6% | 0,05 | 0,74 | 5,8% |
Aluminium | 2,5 | 12,3% | 1 | 2,5 | 20% |
Krzem | 0,61 | 3,0% | 10 | 6,1 | 48% |
Srebro | 0,0066 | 0,03% | 500 | 3,3 | 26,2% |
Inne | 2,44 | 12,2% | – | – | – |
SUMA | 20,3 | 100% | 12,6 | 100% |
Aluminiowa rama i przednia szyba stanowią 80% masy każdego panelu fotowoltaicznego. Z drugiej strony 80% wartości panelu wiąże się w materiałach używanych do produkcji ogniw słonecznych. W szczególności w krzemie, miedzi i srebrze. To toruje drogę do rozwoju rozwiązań technologicznych oferujących odzysk materiałów o najwyższej wartości przy najwyższej możliwej czystości.
Demontaż panelu po zdjęciu aluminiowej ramy i skrzynki przyłączeniowej jest stosunkowo łatwy. Trudność polega na rozwarstwieniu „kanapki” z materiału. Który stanowi główny korpus i z którego można odzyskać cenne materiały. Główną przeszkodą w rozwarstwieniu jest degradacja kapsułkujących się polimerów, głównie etylenu-octanu winylu (EVA).
Najpopularniejsze obecnie mechaniczne metody odzyskiwania materiałów obejmują dokładnie cięcie, kruszenie oraz przesiewanie paneli PV z odzysku i są już stosowane na skalę przemysłową. Istnieje tu podział na dwie główne gałęzie tego przemysłu : kompleksowe odzyskiwanie wszystkich możliwych materiałów w skupieniu na technologii fotowoltaiki oraz “downcykling” czyli specjalizacja zakładów w odzyskiwaniu wyłącznie określonych rodzajów materiałów.
Francuska firma zajmująca się gospodarką wodną i odpadami oraz usługami energetycznymi Veolia zainwestowała w 2018 roku w innowacje dla swojego zakładu zlokalizowanego w Rousset w południowej Francji, aby w ten sposób skupić się na przetwarzaniu paneli fotowoltaicznych. Obiekt stał się pierwszym tego rodzaju zakładem w Europie i może przetwarzać do 4000 ton rocznie z 95% stopą odzysku.
Takich jak na przykład szkło. Metody „downcyklingu” stosowane przez te firmy mogą spełniać wymagania dyrektywy WEEE, jednakże zapewniają odzyskanie tylko materiałów o niskiej czystości. Aby odmienić tę sytuację. Komisja Europejska poparła wybrane projekty badawczo-rozwojowe mające na celu odzyskanie materiałów o wyższej wartości. Dwoma przykładami takiego nowego podejścia są metodyki opracowane przez włoską firmę Sasil w ramach niskoemisyjnego programu Life Commission lub zastosowane przez niemiecką spółkę inżynieryjną Geltza Umwelt-Technologie.
Zaproponowano zróżnicowane modele i wykonano obliczenia dotyczące użytecznego okresu użytkowania paneli PV i systemów wymiany modułów przed końcem ich ‘planowanego cyklu życia’. Statystyki ukazują, że światowy zapas modułów fotowoltaicznych oczekujących na przetworzenie może osiągnąć masę 1,7 do 8 milionów ton w 2030 r. a wartość ta może znacząco wzrosnąć do 60-78 mln ton w 2050 r. W skali europejskiej analogiczną ilość paneli oczekujących na recykling w połowie tego wieku szacuje się zaś na 10 milionów ton.
Naukowcy projektu CABRISS Horizon 2020 opracowali również techniki ponownego wykorzystania osadzonych w panelach drogich materiałów. Czyli srebra i krzemu. Oczyszczono odzyskany krzem z rozbitych płytek i ogniw PV do postaci materiału wysokiej klasy za pomocą procesów pirotechnicznych i hydro-metalurgicznych do bezpośredniego ponownego wykorzystania w przemyśle fotowoltaicznym.
Francuski Narodowy Instytut Energii Słonecznej (INES) opracowuje z kolei nowe podejście do cięcia mechanicznego. Wczesne wyniki były zachęcające i pokazują, że można odzyskać szkło o wysokiej czystości. Tworzywa sztuczne i metale. Po zaplanowaniu konfiguracji procesu na skalę przemysłową podejście INES pozwoliłoby na ponowne wykorzystanie materiałów w gospodarce o obiegu zamkniętym. Poprawiając także ślad węglowy metod recyklingu paneli słonecznych. Inne innowacyjne rozwiązania dotyczą wykorzystania płynów oraz cieczy nadkrytycznych lub jonowych do odzyskiwania metali szlachetnych z mieszanki.
Przemysłowy recykling modułów i paneli fotowoltaicznych pod koniec ich okresu użytkowania powinien się szybko rozwijać w nadchodzących latach. Badania prowadzone w tej dziedzinie mają również wpływ na zwiększenie wpływu uwarunkowań ekologii na projekt jutrzejszych produktów. Koncentrując się na możliwościach recyklingu i wpływie na środowisko.
Te dziedziny innowacji są wciąż niedostatecznie przebadane przez instytucje branżowe. Choć obserwując postępy badań naukowych i rozwój procesów przemysłowych, wygląda na to, że przyszłość Odnawialnych Źródeł Energii jawi się w jasnych barwach.
PV Magazine _ pv-magazine.com/2020/05/13/pv-module-recyclers-aiming-for-high-purity-material-recovery/ | pv-magazine.com/2018/10/16/high-yield-recycling-of-pv-modules-demonstrated-by-eu-team/
CABRISS Oficjalna strona projektu _ spire2030.eu/cabriss
EUROSTAT _ ec.europa.eu/eurostat/web/waste/data
Zapraszamy do naszej hurtowni online
Fotografia _ iStock
WSPARCIE
+48 727 710 027
KONTAKT@Panele-Sloneczne.com
Magazyn we Wrocławiu
Panattoni Park, Rakietowa 37
54-615 Wrocław
Magazyn w Łodzi
Gospodarz 51a
95-030 Rzgów