SAULES PANEĻU PĀRSTRĀDES IZAICINĀJUMI

Paredzams, ka nākamajā desmitgadē saules paneļu atkritumi pieaugs par vairāk nekā 4000 procentiem.Vai saules paneļu pārstrādes nozare ir gatava apstrādāt šos apjomus?Tā kā pieprasījums pēc jauniem paneļiem eksponenciāli pieaug un izejmateriāli ir ierobežoti, sacensības notiek.

Saules panelisotrreizēja pārstrāde kļūst par īstu izaicinājumu.Apvienotās Karalistes neto nulles stratēģijai būtiska ir saules enerģija, kas uzņēmumiem un mājsaimniecībām ir ilgstoša un ilgtspējīga iespēja, un tā strauji pieaug.

2021. gadā Apvienotā Karaliste pievienoja 730 MW jaunas saules jaudas, palielinot kopējo apjomu līdz 14,6 GW, kas ir par 5,3 procentiem vairāk nekā 2020. gadā, un 2022. gada otrajā ceturksnī saules enerģija nodrošināja 6,4 % no Apvienotās Karalistes kopējās elektroenerģijas ražošanas.Aprīļa Energoapgādes drošības stratēģijā Uzņēmējdarbības, enerģētikas un rūpniecības stratēģijas departaments (BEIS) apstiprināja, ka līdz 2035. gadam ir paredzams, ka Apvienotās Karalistes saules enerģijas izmantošana palielināsies piecas reizes, palielinot kopējo apjomu līdz 70 GW: aptuveni 15 procenti no Apvienotajā Karalistē prognozētā. (un pieaugošās) elektroenerģijas prasības, saskaņā ar McKinsey.

Jauns jautājums ir par to, ko darīt ar saules paneļiem, kad tie sasniedz 30 gadu mūža beigas.Tirgus izaugsmei turpinoties nākotnē, pieaugs arī saules enerģijas atkritumu kaudze.Saskaņā ar Starptautiskās Atjaunojamās enerģijas aģentūras (IRENA) datiem tiek prognozēts, ka nākamajā desmitgadē Apvienotā Karaliste radīs 30 000 tonnu saules enerģijas atkritumu.Turklāt tiek prognozēts, ka 2030. gados tirgū parādīsies vairs neeksistējošo paneļu skaits, kadsaules paneļino tūkstošgades sāk klibot.IRENA prognozē, ka 2030. gadā saules paneļu radīto atkritumu apjoms pasaulē būs no 1,7 miljoniem līdz astoņiem miljoniem tonnu.

Turklāt rodas potenciāls izejmateriālu piegādes sašaurinājums, jo pieprasījums pēc paneļiem pārsniegs neapstrādātu komponentu pieejamību.

Saules paneļu pārstrādes nozarei palielinās spiediens, lai palielinātu savu jaudu, lai tiktu galā ar nedzīvu paneļu skaita pieaugumu un atbalstītu jaunu saules paneļu ražošanu.Jūlijā Sems Vanderhoofs, saules enerģijas nozares eksperts, ierosināja, ka pasaulē tikai viens no desmit fotoelementu (PV) paneļiem tiek pārstrādāts, bet pārējie nonāk poligonā, atkal atsaucoties uz IRENA datiem.

Regulēšana un atbilstība

Apvienotās Karalistes ietvarossaules paneļi formāli tiek klasificēti kāElektriskā un elektroniskāAprīkojums(EEI), saskaņā ar īpašu 14. kategoriju. Uz PV paneļiem attiecas EEE (EEIA) noteikumi;tiek uzraudzīta to kalpošanas laika beigas un jau notiek cietās saules paneļu pārstrādes infrastruktūras izstrāde.

Saules paneļu ražotājiem ir jāpievienojas ražotāju atbilstības shēmai (PCS), ziņojot par tirgū laistām tonnām un iegūstot atbilstības piezīmes, lai segtu šo iekārtu turpmāko pārstrādi.Viņiem arī jāmarķē produkti, lai informētu lietotājus un apstrādes iekārtas par materiālu sastāvu un pareizu iznīcināšanu.

Vienlaikus izplatītājiem ir jāsavāc nolietotie produkti.Viņiem ir jābūt FE atkritumu atpakaļņemšanas procedūrai vai jāiegulda valdības apstiprinātā atpakaļuzņemšanas shēmā.

Tomēr, saskaņā ar Skots Batlers, Material Focus izpilddirektors, NVO, ko finansē no EEIA atbilstības maksām, ir daži īpaši apsvērumi, kas ietekmēs saules paneļu atjaunošanu: "Ar PV jūs varētu sagaidīt uzstādītāja/atmontētāja attiecības mājsaimniecības.Lai gan tas ir vietējais produkts, daudzi cilvēki ar to nevarēs tikt galā paši.

“Es iedomājos, ka deinstalācijā ir jāiesaista reģistrēts elektrotīkla speciālists… un viņi varētu būt šo [atkritumu] apsaimniekošanas atslēga.Lai gan tas var būt sarežģīti, jo viņi nav pielāgoti atkritumu apsaimniekošanai, kļūt par atkritumu pārvadātāju nav tik grūti.

Batlers atzīmē, ka saules paneļus, kuriem tagad tuvojas mūža beigas, var izrādīties sarežģīti pārstrādāt ražošanas atšķirību dēļ: “Runājot ar otrreizējo pārstrādi, es domāju, ka PV izaicinājums būs saprast ķīmiju, jo īpaši sākumā, notiek daudz dažādu ķīmisko maisījumu.Lietas, kas tagad sāks iznākt, ir diezgan vecas, 20 gadi ir diezgan garš cikls.Tātad, iespējams, ir informācijas plaisa, kas varētu būt jāaizpilda par to, kurš ko laidis tirgū un kas tas ir.

Pārstrādes procesi

Paneļu pārstrādes procesi atšķiras atkarībā no saules paneļu sastāva, no kuriem visizplatītākais ir uz silīcija bāzes.Silīcija saules paneļi, kas ir pazīstami ar savu pieejamību un elastību, 2020. gadā veidoja 73,3 procentus no tirgus.plānā plēve veidoja 10,4 procentus, un paneļi, kas ražoti no citiem materiāliem (sensibilizēti ar krāsvielām, koncentrēti fotoelektriskie, organiskie hibrīdi), veidoja atlikušos 16,3 procentus (Chowdhury et al, 2020).

Savācot, jebkuraPV panelisir grūti izjaukt.Alumīnija rāmi un sadales kārbu var noņemt pietiekami vienkārši;Izaicinošā daļa ir laminēta plakana stikla loksne, kas satur nelielu daudzumu melno un krāsaino metālu, plastmasas un pusvadītāju materiālu.Attiecībā uz apstrādes risinājumiem izaicinājums nav tehnisks, jo pirolīze, kriogēnā atdalīšana (sasaldēšana) un mehāniskā smalcināšana pastāv kā dažādu materiālu atdalīšanas metodes.Lielākais izaicinājums ir tas, ka PV paneļi nerada atkritumus, kas ir līdzīgi iepakojuma atkritumiem vai palīgmateriāliem ar īsu kalpošanas laiku.Tāpēc galvenais jautājums ir ekonomisks: kurš investēs attīrīšanas līnijā, kurai nav ne jausmas, kad atkritumi nonāks?

Plānās plēves paneļi ietver apstrādes procesu, kurā ir jāveic dažas papildu darbības, lai videi draudzīgi atgūtu salikto metālu “kadmija telurīdu”.Lai gan plānslāņa paneļi ir mazāk populāri, to materiālu izmantošana ir efektīvāka, tajos ir plānāks pusvadītājs, tādējādi ietaupot izmaksas un oglekli ražošanas laikā.Šie paneļi darbojas labāk vājākā apgaismojumā un “ārkārtējos” leņķos, kas ir noderīgi vertikālām virsmām un fasādēm.

Lai atgūtu materiālus, plānās plēves PV paneļi tiek sasmalcināti, lai noņemtu laminējumu, pirms cietās un šķidrās lauskas tiek atdalītas ar rotējošu skrūvi.Pēc tam plēvi noņem, izmantojot skābi un peroksīdu, kam seko starpslāņu materiālu noņemšana ar vibrāciju, bet atlikušais stikls un metāls tiek atdalīti un atgūti.

Saules paneļu pārstrāde lielā mērogā

Neraugoties uz pašreizējām otrreizējās pārstrādes iniciatīvām, kas nepārtraukti pieaug, pašlaik tiek atgūti tikai 80–95 procenti no saules paneļu materiāliem, kas tiek pārstrādāti.Lai to veicinātu, atkritumu apsaimniekošanas uzņēmums Veolia vada projektu, kura mērķis ir nodrošināt pilnīgu saules paneļu pārstrādi rūpnieciskā mērogā pašreizējā projektā, ko finansē EIT RawMaterials.ReProSolar izstrādā ļoti efektīvu procesu nolietotu paneļu pārstrādei, kas ļauj reģenerēt visus PV moduļu komponentus, kuru pamatā ir silīcijs.

Izmantojot atslāņošanās tehnoloģiju, lai atdalītu saules bateriju no stikla plāksnes, fizikālie un ķīmiskie procesi atgūst visus materiālus, tostarp tīru sudrabu un silīciju, neiznīcinot PV moduļus.

Sadarbībā ar FLAXRES GmbH un ROSI Solar, divitehnoloģiju uzņēmumikas izstrādā jaunas metodes izejvielu reģenerācijai no PV paneļiem, projektā līdz gada beigām tiks pārbaudīta iespējamība rūpnieciskā mērogā, un 2024. gadā demonstrējumu rūpnīcā Vācijā ik gadu tiks apstrādātas 5000 tonnas ekspluatācijā pārtrauktu PV moduļu.

Pilnīga otrreizējās pārstrādes procesa komercializācija ir būtiska, lai risinātu pašreizējos tirgus izaicinājumus, nodrošinot spēcīgu reģenerētu PV paneļu komponentu piedāvājumu, lai apmierinātu pieaugošo pieprasījumu pēc paneļiem un apstrādātu saules paneļu atkritumu montāžas apjomu.

Pieprasījumam pieaugot, augstvērtīgu PV paneļu komponentu atgūšana varētu gūt ievērojamus ekonomiskos ieguvumus.Piemēram, sudrabs, kas veido 0,05 procentus no paneļa svara, veido 14 procentus no tā tirgus vērtības.Citi vērtīgi un reģenerējami metāli ir alumīnijs, varš un telūrs.Saskaņā ar Rystad Energy datiem, lai gan reģenerētie materiāli no nolietotiem PV paneļiem pašlaik ir 170 miljonu ASV dolāru vērtībā, 2030. gadā to vērtība ir vairāk nekā 2,7 miljardi ASV dolāru.

Saules paneļu pārprojektēšana

Papildus inovācijām saules paneļu pārstrādes pasaulē tiek pārdomāts arī paneļu dizains, ņemot vērā atkārtotu izmantošanu.Nīderlandes Lietišķās zinātniskās pētniecības organizācija (TNO) 2021. gada decembrī atklāja savus jaunizstrādātos “Design for Recycling” (D4R) saules paneļus, kas ražoti, ņemot vērā to ekspluatācijas laika beigu apsvērumus.Paneļi ar pārbaudītu 30 gadu kalpošanas laiku ir paredzēti vienkāršai demontāžai, nesabojājot detaļas.

Paneļi, kas iekapsulēti ar līmplēvi, satur integrētu palaišanas mehānismu šūnu un rāmju atdalīšanai.Process ir zemas enerģijas patēriņš un neietver toksiskus elementus.

Pētījumu veic divi projekti, no kuriem pirmais ir DEREC projekts, kas konceptualizēja un nelielā mērogā testēja D4R paneļus, lai nodrošinātu to tīru demontāžu pēc imitētā kalpošanas laika.Pēc tam PARSEC projekts paplašinās tehnoloģiju līdz pilna izmēra D4R paneļiem komerciālai un dzīvojamai lietošanai.

Kamēr tas ir paneļiražotsGandrīz pirms 30 gadiem, kas rada pašreizējo izaicinājumu pārstrādātājiem, D4R paneļi var vienkāršot paneļu pārstrādi, lai virzītu nozari uz priekšu.Papildus jaunajiem paneļiem konsorcijs pēta pašreizējo saules paneļu modeļu pārstrādes paņēmienus, lai panāktu tīra silīcija iegūšanu atkārtotai izmantošanai.

Noslēgumā

Kopumā šie jauninājumi ir daudzsološi, koncentrējoties uz komercializāciju, lai gan joprojām pastāv bažas par to, vai tiks sasniegts nepieciešamais mērogs, palielinoties gan novecojušo paneļu apjomam, gan pieprasījumam pēc jauniem.Tomēr, ja komercializācijas centieni norit veiksmīgi un ja var īstenot plānus ražot paneļus no pilnībā reģenerētiem materiāliem, saules paneļu nozare meklē stabilu aprites ekonomiku.