Odsluženi solarni paneli
| Avtorica: Nina Bečejac |
Fotovoltaični moduli (PV moduli), sončne celice in solarni paneli …, kaj z njimi, ko jih ne rabimo več? Zaradi grožnje podnebnih sprememb so obnovljivi viri energije vzbudili v zadnjih letih izjemno zanimanje. Med različnimi obnovljivimi viri energije se je pojavila fotovoltaična (PV) proizvodnja električne energije kot obetavna in trajnostna alternativa konvencionalnim fosilnim energijam. Fotonapetostne tehnologije, ki neposredno pretvarjajo sončno svetlobo v električno energijo, imajo velik potencial za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov (GHG) in pomembno prispevajo k svetovni mešanici energetskih virov. Ker fotonapetostni trg še naprej hitro raste, je pomembno oceniti okoljsko učinkovitost fotonapetostnih tehnologij s širšega vidika.
Čeprav velja, da je PV modul med svojo življenjsko dobo popolnoma okolju prijazen, se za izdelavo različnih komponent fotonapetostnega sistema porabi precejšnja količina energije, obenem pa vsebuje veliko različnih materialov, ki otežujejo recikliranje. Zato je za razumevanje okoljske učinkovitosti različnih PV tehnologij potrebna poglobljena analiza. Takšna analiza oblikovalcem politik in vlagateljem v energijo ne zagotavlja le dragocenih informacij, ampak je tudi močno orodje za optimizacijo izdelkov za proizvajalce PV. Ocena življenjskega cikla (LCA) je uporabna tehnika za ocenjevanje okoljskih vplivov izdelka ali procesa od zibelke do groba, ki upošteva materialne in energetske tokove v vseh fazah proizvodnje izdelka ali procesa (Lou, et al., 2018).
Iz česa so narejeni solarni paneli?
Za boljše razumevanje kompleksnosti recikliranja solarnih plošč je potrebno razumeti njihovo delovanje in sestavo. Solarni panel deluje tako, da omogoča fotonom ali delcem svetlobe, da iz atomov izbijejo elektrone in tako ustvarijo pretok električne energije. Solarni paneli oz. fotovoltaični moduli pravzaprav sestavljajo številne manjše enote, imenovane fotovoltaične ali sončne celice – to pomeni, da pretvarjajo sončno svetlobo v elektriko. Številne med seboj povezane celice tvorijo solarno ploščo ali panel. Ko sončna svetloba zadene te celice, ustvari električni naboj s pojavom, imenovanim fotovoltaični učinek (Harvey & Dhar, 2022).
V solarni plošči je šest glavnih komponent; sončne fotovoltaične (PV) celice, steklo, aluminijev okvir, material za inakpsulacijo sončnih celic – etilen-vinil acetat (EVA), polimerna solarna hrbtna plošča in PV razdelilna omarica z diodami, kabli in konektorji. Da pa sončne celice lahko delujejo, potrebujejo kovine, kot so baker, silicij, srebro in cink (Gudova, 2022).
Ali so res trajnostni?
Čeprav so solarni paneli med njihovo uporabo res trajnostni, pa zaradi njihove komplesne sestave predstavljajo nevarnost za okolje po njihovi iztečeni življenjski dobi v obliki velike količine nevarnih odpadkov. Glede na opazno povečanje solarnih panelov in njihovo življenjsko dobo se predvideva, da bo do leta 2030 končalo med odpadkih približno 4 % do 14 % solarnih panelov in približno 80 % teh panelov bo odslužilo do leta 2050. Vse to je ocenjeno na približno 78 milijonov ton odpadkov – samo sončnih panelov (Ndalloka, Nair, Alpert, & Schmid, 2024)
Izzivi recikliranja
Solarni paneli so sestavljeni iz različnih materialov, vključno s steklom, kovinami in polprevodniške plasti. Za učinkovito ločevanje in predelavo teh komponent so potrebni posebni postopki in zaradi kompleksne sestave je recikliranje bolj zahtevno v primerjavi s preprostejšimi materiali (Activ Group Australia, 2024).
Stroškovna učinkovitost
Postopek recikliranja še ni popolnoma stroškovno učinkovit. Pomanjkanje infrastrukture in ekonomija obsega prispevata k višjim stroškom recikliranja. Ko solarni paneli dosežejo konec svoje življenjske dobe (običajno 25–30 let), postane iskanje ekonomsko izvedljivih metod recikliranja ključnega pomena (Peplow, 2022; Activ Group Australia, 2024).
Regulativni okviri
Regulativni okviri pogosto zaostajajo za hitro razvijajočo se solarno industrijo. Vzpostavitev celovitih shem skrbništva za odgovorno ravnanje ob koncu življenjske dobe ostaja izziv. Vlade morajo posodobiti predpise, da bi spodbudile in uveljavile ustrezne prakse recikliranja (Activ Group Australia, 2024).
Ozaveščanje in izobraževanje
Veliko ljudi se ne zaveda, da je sončne celice mogoče reciklirati. Bistvenega pomena je ozaveščanje o možnostih recikliranja in razpoložljivih storitvah. Izobraževanje potrošnikov, inštalaterjev in proizvajalcev lahko spodbuja boljše prakse recikliranja.
Tehnološki napredek
Razvoj standardiziranih tehnik recikliranja je ključnega pomena. Brez univerzalnih protokolov postane učinkovito in gospodarno recikliranje v svetovnem merilu težko. Inovacije v metodah recikliranja so potrebne za obravnavo zapletenosti materialov sončnih panelov (Activ Group Australia, 2024).
Infrastruktura in dostop
Pomanjkanje specializiranih obratov za recikliranje ovira široko uporabo. Do nedavnega je bilo odpadkov za predelavo in ponovno uporabo minimalno. Izgradnja več centrov za recikliranje in zagotavljanje dostopnosti sta bistvena koraka (Activ Group Australia, 2024).
Proces recikliranja
Kljub temu, da obstaja na tisoče različnih modelov solarnih panelov, imajo vsi na splošno enako osnovno zasnovo. Robustna sestava pripomore k odpornosti na vremenske vplive in omogoča, da paneli delujejo desetletja, vendar na žalost onemogoča lahkoten proces recikliranja (Peplow, 2022).
Raziskovalci so združili laboratorijske operativne prototipe in, kar je pomembno, napredne numerične modele, da bi razvili stroškovno učinkovito zaprto zanko in praktično rešitev za recikliranje PV plošč. Kot pravijo, je učinkovito ločevanje sončnih celic in stekla kritičen korak, ki povezuje procese termičnega delaminiranja in kemičnega luženja, kar vpliva na končne stroške celotnega procesa recikliranja. Bolj kot smo uspešni pri ločevanju sončnih celic in jih uspešno izpostavimo reaktorju za izpiranje, manj kisline in manj časa za izpiranje bo potrebno, kar bo tudi zmanjšalo količino odpadkov (Webster, 2023).
Kljub temu trenutni trend recikliranja solarnih panelov varira glede na podjetje, medtem ko se raziskovalci še naprej trudijo najti rešitev, kako najlažje in najceneje reciklirati in ohraniti večino elementov iz solarnih panelov. Trije procesi prevladujejo na tržišču, in sicer kemični, termalni in mehanični proces. Pri kemičnem postopku je fokus predvsem na uporabi organskih topil, ki pripomorejo k ločitvi stekla in kovine, medtem ko je pri termični obdelavi fokus na segrevanju določenih delov solarnih panelov (Azuemo, et al., 2019; Divya, Adish, Kaustubh, & Zade, 2023).
Kar je pri razumevanju procesa recikliranja solarnih panelov najbolj pomembno, je, da sama sestava vseh materialov, ki so med seboj prepleteni z različnimi lepili, zahteva zapleten in posledično drag postopek. Kot navajajo raziskave, se solarne panele da reciklirati na različne načine, vendar je trenutno še težko povedati, kateri postopek je najboljši.
Kam z odpadki po recikliranju
Po recikliranju solarnih panelov se predelani materiali podvržejo različnim postopkom, da se zagotovi njihova pravilna uporaba. Steklo iz solarnih panelov se običajno očisti, zdrobi in nato uporabi za različne namene.
Silicijeve celice, če so nedotaknjene, se lahko ponovno uporabijo v novih ploščah ali drugih elektronskih napravah. Silicijeve rezine pa je mogoče reciklirati, da se pridobi dragocen silicij za uporabo v drugih panogah (Sustainability Victoria, 2021).
Aluminijasti okvirji in bakrena napeljava se ločijo in reciklirajo. Recikliran aluminij se lahko uporabi za nove okvirje ali druge izdelke iz aluminija. Prav tako je baker mogoče ponovno uporabiti v električnih aplikacijah. Medtem ko dragocene kovine, kot so zlato, srebro in paladij, lahko nato prodajo v rafinerije kovin za nadaljnjo predelavo. Prav tako preostale komponetne, kot so razdelilnik in druge nekovinske komponente, lahko reciklirajo in se še enkrat uporabijo v druge namene (Australian Aluminium Council, 2024; Green Energy houses, 2024). Tudi plastiko je mogoče reciklirati in uporabiti za nove plastične izdelke.
Seveda so nekateri deli solarnih panelov, ki jih ni mogoče reciklirati in ti še vedno končajo na odlagališčih. Kljub temu je končni cilj ustvariti kar se da močno krožno gospodarstvo, kjer se predelani materiali ponovno lahko vključijo v nove izdelke. Pravilno recikliranje zmanjša količino odpadkov, ohrani vire in zmanjša vpliv na okolje.
Recikliranje solarnih panelov po svetu
Revizija direktive o obnovljivih virih energije določa zavezujoč cilj, da bodo obnovljivi viri energije do leta 2030 predstavljali vsaj 42,5 % evropske mešanice energetskih virov. Tehnologije zelene energije – kot so baterije, sončne fotonapetostne (PV) plošče in vetrne turbine – že veljajo za ključne za izpolnitev cilje glede obnovljive energije. Dobre prakse recikliranja solarnih panelov v Evropi še niso v celoti razvite. Številni obrati za odpadke v EU na primer sežgejo del mase sončne PV plošče, ki lahko vsebuje elemente, kot so srebro, baker in silicij. Pobude in projekti po celotni EU poskušajo rešiti izzive glede uspešnega ločevanja in recikliranja, kot na primer ReProSolar, petletni projekt, ki se je začel leta 2021 raziskuje metode za predelavo vseh delov solarnih panelov. Drugi primeri, projekt Photorama, raziskuje tehnologije za izboljšanje recikliranja fotovoltaičnih naprav in pridobivanje sekundarnih surovin; Icarus si prizadeva doseči višje stopnje recikliranja silicija iz solarnih PV (European Environment Agency, 2024).
Primanjkuje pa tudi zmogljivosti za recikliranje zelenih energetskih tehnologij. Prvi evropski obrat za recikliranje odpadnih sončnih panelov je bil odprt leta 2018 v Franciji -ROSI, ki naj bi leta 2025 lahko recikliral deset tisoč ton odpadnih fotonapetostnih panelov (European Environment Agency, 2024).
Glede na to bodo morda potrebne dodatne regulativne spodbude po vsej EU ali v posameznih državah članicah za spodbujanje razvoja industrije. Predlog za novo uredbo o okoljsko primerni zasnovi za trajnostne izdelke bi lahko imel pomembno vlogo z določitvijo novih zahtev za podaljšanje življenjske dobe in možnosti recikliranja fotonapetostnih plošč in drugih naprav za zeleno energijo. To bi lahko povečalo krožno uporabo materialov v zelenih tehnologijah (če še ni zajeto v zakonodaji o posameznih izdelkih) in zmanjšalo tveganje za onesnaženje na nižji stopnji (European Environment Agency, 2024).
Avstralija
Avstralija se dejavno ukvarja z vprašanjem recikliranja solarnih panelov z različnimi pobudami. Vlada se vedno bolj zaveda pomena recikliranja solarnih panelov. Agencija za obnovljive vire (ARENA) omogoča pridobitve sredstev za v raziskovalne namene oziroma za gradnjo infrastrukture. Trenutno obratuje kar nekaj tovarn po celotni državi, kot na primer Lotus Energy in Elecsome, obe s sedežem v Melbournu, Reclaim PV Recycling s sedežem v Adelaide in ostali, PV Industries, SolaCycle, CMA, Ecocycle in Ecoactiv (Wrigley , 2024).
Sklep
Recikliranje solarnih panelov je ključnega pomena za okolje zaradi njihove kompleksne sestave. Ko so odvrženi na odlagališčih, lahko onesnažujejo okolje z uhajanjem škodljivih snovi, onesnažijo podtalnico in škodijo lokalnim ekosistemom. Obenem pa z recikliranjem zmanjšujemo količino odpadkov na odlagališčih in spodbujamo prakse trajnostne energije, Z recikliranjem solarnih panelov lahko preprečimo ne samo okoljsko škodo, ampak tudi zagotovimo, da bodo koristi sončne energije ostale resnično zelene.
Viri
Activ Group Australia. (2024, February 22). Overcoming Recycling Challenges for PV Panels in Australia. Retrieved from EcoActiv: https://ecoactiv.com.au/blog/2024/02/22/overcoming-recycling-challenges-for-pv-panels-in-australia/
Australian Aluminium Council. (2024). Recycling. Retrieved from Australian Aluminium Council: https://aluminium.org.au/about-aluminium/how-aluminium-is-made/recycling/
Azuemo, M. F., Germana, C., Ippolito, N. M., Franco, M., Luigi, P., & Settimio, S. (2019). Photovoltaic module recycling, a physical and a chemical recovery process. Solar Energy Materials and Solar Cells, 314-319.
Divya, A., Adish, T., Kaustubh, P., & Zade, P. (2023). Review on recycling of solar modules/panels. Solar Energy Materials and Solar Cells.
European Environment Agency. (2024, April 16). Recycling materials from green energy technologies (Signal). Retrieved from European Environment Agency: https://www.eea.europa.eu/en/european-zero-pollution-dashboards/indicators/recycling-from-green-technology#:~:text=The%20first%20European%20plant%20for,waste%20PV%20panels%20in%202025.
Green Energy houses. (2024). How To Properly Recycle Inverters In Your Solar System. Retrieved from Green Energy houses: https://www.greenenergyhouses.co.uk/inverterrecycling/
Gudova, M. (2022, June 9). What are solar panels made of? Retrieved from Canstar Blue: https://www.canstarblue.com.au/solar/what-are-solar-panels-made-of/
Harvey, A., & Dhar, M. (2022, January 11). How do solar panels work? Retrieved from Live Science: https://www.livescience.com/41995-how-do-solar-panels-work.html
Lou, W., Khoo, Y. S., Kumar, A., Low, J. S., Li, Y., Tan, Y., … Ramakrishna, S. (2018). A comparative life-cycle assessment of photovoltaic electricity generation in Singapore by multicrystalline silicon technologies. Solar Energy Materials and Solar Cells, 157-162.
Ndalloka, Z. N., Nair, H. V., Alpert, S., & Schmid, C. (2024). Solar photovoltaic recycling strategies. Solar Energy.
Peplow, M. (2022). Solar Panels Face Recycling Challenge. ACS Central Science, 299-302.
Sustainability Victoria. (2021, June 7). Recycling silicon from PV panels for making advanced lithium ion batteries. Retrieved from Sustainability Victoria: https://www.sustainability.vic.gov.au/news/news-articles/recycling-silicon-from-pv-panels-for-making-advanced-lithium-ion-batteries
Webster, A. (2023, September 22). Low-cost recycling technology for solar PV. Retrieved from Australian Renewable Energy Agency: https://arena.gov.au/blog/low-cost-recycling-technology-for-solar-pv/
Wrigley , K. (2024, January 19). Solar panel recycling in Australia. Retrieved from Canstar: https://www.canstarblue.com.au/solar/recycle-solar-panels/
