SAULĖS PLOKŠČIŲ PERDIRBIMO IŠŠŪKIAI

Numatoma, kad per ateinantį dešimtmetį saulės baterijų atliekų padidės daugiau nei 4000 proc.Ar saulės baterijų perdirbimo pramonė yra pasirengusi susidoroti su šiais kiekiais?Eksponentiškai didėjant naujų plokščių paklausai ir trūkstant žaliavų, lenktynės vyksta.

Saulės baterijaperdirbimas tampa tikru iššūkiu.JK grynojo nulio strategijai itin svarbi saulės energija yra ilgalaikė ir tvari galimybė įmonėms ir namų ūkiams, ir ji sparčiai auga.

2021 m. JK pridėjo 730 MW naujų saulės energijos pajėgumų, o bendra apimtis padidėjo iki 14,6 GW, ty 5,3 proc. daugiau nei 2020 m., o antrąjį 2022 m. ketvirtį saulės energija sudarė 6,4 procento visos JK pagaminamos elektros energijos.Balandžio mėn. energetinio saugumo strategijoje Verslo, energetikos ir pramonės strategijos departamentas (BEIS) patvirtino, kad numatoma, kad iki 2035 m. JK saulės energijos panaudojimas padidės penkis kartus, o bendras tūris padidės iki 70 GW: maždaug 15 procentų JK prognozuojamo. (ir didėjantys) elektros energijos reikalavimai, pasak McKinsey.

Kyla klausimas, ką daryti su saulės baterijomis, kai baigsis 30 metų eksploatavimo laikas.Ateityje rinkai augant sparčiai didėjant saulės energijos atliekų krūvai.Tarptautinės atsinaujinančios energijos agentūros (IRENA) duomenimis, per ateinantį dešimtmetį JK susidarys 30 000 tonų saulės energijos atliekų.Be to, prognozuojama, kad 2030-aisiais rinkoje padaugės nebeveikiančių plokščių, kaisaulės elementainuo tūkstantmečio pradeda šlubuoti.IRENA prognozuoja, kad 2030 m. pasaulyje saulės baterijų atliekų susidarys nuo 1,7 iki 8 milijonų tonų.

Be to, kyla potenciali žaliavų tiekimo kliūtis, nes plokščių paklausa viršys pirminių komponentų prieinamumą.

Didėja spaudimas saulės baterijų perdirbimo pramonei padidinti savo pajėgumus, kad būtų galima susidoroti su nebeveikiančių plokščių augimu ir paremti naujų saulės baterijų gamybą.Liepos mėnesį saulės energijos pramonės ekspertas Samas Vanderhoofas pasiūlė, kad visame pasaulyje tik viena iš dešimties fotovoltinių (PV) plokščių būtų perdirbama, o likusi dalis patenka į sąvartyną, dar kartą remdamasis IRENA duomenimis.

Reguliavimas ir atitiktis

JK viduje,saulės baterijos formaliai klasifikuojamos kaipElektros ir ElektronikosĮranga(EEĮ), pagal tam skirtą 14 kategoriją. Taigi PV plokštėms taikomos EEĮ atliekų (EEĮ) reglamentai;stebimas jų eksploatavimo laikas ir jau vyksta kietų saulės baterijų perdirbimo infrastruktūros kūrimas.

Saulės baterijų gamintojai privalo prisijungti prie gamintojų atitikties schemos (PCS), pranešdami apie rinkai pateiktą kiekį tonomis ir gaudami atitikties pastabas, susijusias su būsimu tų įrenginių perdirbimu.Jie taip pat turi pažymėti gaminius, kad patartų naudotojams ir apdorojimo įrenginiams apie medžiagų sudėtį ir teisingą šalinimą.

Tuo pačiu metu platintojai turi rinkti nebetinkamus gaminius.Jie turi turėti fotovoltinės energijos atliekų grąžinimo procedūrą arba prisidėti prie Vyriausybės patvirtintos atliekų grąžinimo schemos.

Tačiau, pasak Scotto Butlerio, nevyriausybinės organizacijos, finansuojamos iš EEĮ atliekų laikymosi mokesčių, „Material Focus“ generalinio direktoriaus, yra keletas išskirtinių aplinkybių, kurios turės įtakos saulės kolektorių atkūrimui: „Su PV tikimasi, kad bus montuotojo ir išmontuotojo santykiai. namų ūkių.Nors tai yra vietinis produktas, daugelis žmonių negali susitvarkyti patys.

„Įsivaizduoju, kad išmontuojant turi dalyvauti registruotas elektros tinklo specialistas... ir jie gali būti raktas į šių [atliekų] tvarkymą.Nors tai gali būti sunku, nes jie nėra pasirengę tvarkyti atliekas, tapti atliekų vežėju nėra taip sunku.

Butleris pažymi, kad saulės baterijas, kurių eksploatavimo laikas baigiasi, gali būti sudėtinga perdirbti dėl gamybos skirtumų: „Kalbant apie perdirbimą, manau, kad fotovoltinių elementų iššūkis bus suprasti chemiją, nes ypač pradžioje yra daug įvairių cheminių mišinių.Daiktai, kurie dabar pradės pasirodyti, yra gana seni, 20 metų yra gana ilgas ciklas.Taigi galbūt yra informacijos spraga, kurią gali prireikti užpildyti, kas ką pateikė į rinką ir kas tai yra.

Perdirbimo procesai

Plokščių perdirbimo procesai skiriasi priklausomai nuo saulės kolektorių sudėties, iš kurių dažniausiai naudojamas silicis.Silicio saulės baterijos, žinomos dėl savo įperkamumo ir lankstumo, 2020 m. užėmė 73,3 proc. rinkos;plona plėvelė sudarė 10,4 proc., o plokštės, pagamintos iš kitų medžiagų (dažams jautrių, koncentruotų fotovoltinių, organinių hibridų), likusius 16,3 proc. (Chowdhury ir kt., 2020).

Surinkus, bet koksPV skydelissunku išardyti.Aliuminio rėmą ir jungiamąją dėžę galima nuimti pakankamai paprastai;sudėtinga dalis yra laminuotas plokščias stiklo lakštas, kuriame yra mažai juodųjų ir spalvotųjų metalų, plastikų ir puslaidininkinių medžiagų.Kalbant apie apdorojimo sprendimus, iššūkis nėra techninis, nes pirolizė, kriogeninis atskyrimas (užšaldymas) ir mechaninis smulkinimas egzistuoja kaip skirtingų medžiagų atskyrimo būdai.Didžiausias iššūkis yra tai, kad PV plokštės nesudaro atliekų, panašių į pakuočių atliekas ar trumpą eksploatavimo laiką.Todėl pagrindinis klausimas yra ekonominis: kas investuos į valymo liniją, kuri nežino, kada atliekos atkeliaus?

Plonos plėvelės plokštės apima apdorojimo procesą, kuriam reikalingi keli papildomi veiksmai, kad metalo junginys „kadmio teluridas“ būtų atgautas aplinkai nekenksmingu būdu.Nors ir mažiau populiarus pasirinkimas, plonasluoksnės plokštės naudoja efektyviau medžiagas, juose yra plonesnis puslaidininkis, todėl gamybos metu sutaupoma sąnaudų ir anglies dioksido.Šios plokštės geriau veikia esant silpnam apšvietimui ir „ekstremaliais“ kampais, naudingos vertikaliems paviršiams ir fasadams.

Norint atgauti medžiagas, plonasluoksnės PV plokštės susmulkinamos, kad būtų pašalintas laminavimas, prieš tai sukamuoju varžtu atskiriant kietas ir skystas šukes.Tada plėvelė pašalinama naudojant rūgštį ir peroksidą, po to tarpsluoksnės medžiagos pašalinamos vibruojant, o likęs stiklas ir metalas yra atskiriami ir regeneruojami.

Saulės baterijų perdirbimas dideliu mastu

Nepaisant to, kad dabartinės perdirbimo iniciatyvos nuolat auga, šiuo metu atgaunama tik 80–95 procentai saulės kolektorių medžiagų, kurios yra perdirbamos.Siekdama tai paspartinti, atliekų tvarkymo bendrovė „Veolia“ vadovauja projektui, kurio tikslas – visiškai perdirbti saulės baterijas pramoniniu mastu pagal vykdomą projektą, kurį finansuoja EIT žaliavos.„ReProSolar“ kuria labai efektyvų nebenaudojamų plokščių perdirbimo procesą, leidžiantį atkurti visus silicio pagrindu pagamintus PV modulių komponentus.

Naudojant delaminacijos technologiją saulės elementui atskirti nuo stiklo plokštės, fiziniai ir cheminiai procesai atkuria visas medžiagas, įskaitant gryną sidabrą ir silicį, nesunaikinant PV modulių.

Bendradarbiaujant su FLAXRES GmbH ir ROSI Solar, dutechnologijų įmonėskurie kuria naujus metodus žaliavoms iš PV plokščių atgauti, iki metų pabaigos bus išbandytas projekto įgyvendinamumas pramoniniu mastu, o 2024 m. parodomojoje gamykloje Vokietijoje kasmet bus apdorojama 5 000 tonų eksploatuojamų PV modulių.

Viso perdirbimo proceso komercializavimas yra labai svarbus norint įveikti dabartinį rinkos iššūkį, kad būtų užtikrinta didelė regeneruotų PV plokščių komponentų pasiūla, kad būtų patenkinta didėjanti plokščių paklausa ir tvarkomas saulės kolektorių atliekų kiekis.

Didėjant paklausai, atgaunant didelės vertės fotovoltinės plokštės komponentus galima gauti didelę ekonominę naudą.Pavyzdžiui, sidabras, sudarantis 0,05 procento plokštės svorio, sudaro 14 procentų jo rinkos vertės.Kiti vertingi ir atgaunami metalai yra aliuminis, varis ir telūras.„Rystad Energy“ duomenimis, nors iš eksploatacijos pabaigos PV plokščių išgautos medžiagos šiuo metu kainuoja 170 mln. USD, 2030 m. jų vertė sieks daugiau nei 2,7 mlrd.

Saulės baterijų pertvarkymas

Be naujovių saulės kolektorių perdirbimo pasaulyje, plokščių dizainas taip pat pergalvojamas, atsižvelgiant į pakartotinį naudojimą.Nyderlandų taikomųjų mokslinių tyrimų organizacija (TNO) 2021 m. gruodį pristatė savo naujai sukurtas „Design for Recycling“ (D4R) saulės baterijas, pagamintas atsižvelgiant į jų eksploatavimo pabaigą.Plokštės, kurių eksploatavimo trukmė yra 30 metų, yra skirtos lengvai išmontuoti nepažeidžiant komponentų.

Plokštės, apklijuotos lipnia folija, turi integruotą paleidimo mechanizmą, skirtą ląstelių ir rėmų atskyrimui.Procesas sunaudoja mažai energijos ir jame nėra toksiškų elementų.

Tyrimą atlieka du projektai, iš kurių pirmasis buvo DEREC projektas, kurio metu buvo sukurtos ir nedidelės D4R plokštės išbandytos, kad būtų užtikrintas švarus jų išmontavimas po imituoto tarnavimo laiko.Tada PARSEC projektas padidins technologiją iki pilno dydžio D4R plokščių, skirtų komerciniam ir gyvenamajam naudojimui.

Nors tai yra plokštėsgaminamiBeveik prieš 30 metų, kurie yra dabartinis iššūkis perdirbėjams, D4R plokštės gali supaprastinti plokščių perdirbimą ir paskatinti pramonę į priekį.Be naujų plokščių, konsorciumas tiria dabartinių saulės baterijų modelių perdirbimo būdus, kad gautų gryno silicio pakartotiniam naudojimui.

Apibendrinant

Apskritai šios naujovės rodo daug žadą sutelkiant dėmesį į komercializaciją, nors išlieka susirūpinimas dėl to, ar bus pasiektas reikiamas mastas, nes tiek nebeveikiančių plokščių kiekis, tiek naujų paklausa didėja.Tačiau, jei komercializavimo pastangos klostysis gerai ir jei pavyks įgyvendinti planus gaminti plokštes iš visiškai regeneruotų medžiagų, saulės baterijų pramonė žvelgia į tvirtą žiedinę ekonomiką.