Affaldet af solpaneler forventes at stige med mere end 4000 procent i det næste årti.Er solpanelgenbrugsindustrien klar til at håndtere disse mængder?Med efterspørgslen efter nye paneler stigende eksponentielt og få råmaterialer, er kapløbet i gang.
Solpanelgenbrug er ved at blive en reel udfordring.Af afgørende betydning for Storbritanniens netto nul-strategi er solenergi en varig og bæredygtig mulighed for virksomheder og husholdninger, og den vokser hurtigt.
I 2021 tilføjede Storbritannien 730 MW ny solenergikapacitet, hvilket bringer den samlede volumen til 14,6 GW, en stigning på 5,3 procent fra 2020, og – i andet kvartal af 2022 – bidrog solenergi med 6,4 procent af Storbritanniens samlede elproduktion.Inden for aprils energisikkerhedsstrategi bekræftede Department for Business, Energy and Industrial Strategy (BEIS), at i 2035 forventes Storbritanniens solenergi-udrulning at femdobles, hvilket tager den samlede volumen til 70 GW: omkring 15 procent af Storbritanniens forventede (og stigende) elkrav ifølge McKinsey.
Et nyt problem er, hvad man skal gøre ved solpaneler, når de når slutningen af deres 30-årige levetid.Efterhånden som markedsvæksten fortsætter med at stige ind i fremtiden, vil den spirende bunke af solaffald også gøre det.Ifølge International Renewable Energy Agency (IRENA) forventes Storbritannien at generere 30.000 tons solaffald i det næste årti.Plus, en stigning i hedengangne paneler forventes at komme på markedet i 2030'erne, hvorsolpanelerfra årtusindskiftet begynder at vakle.IRENA forudser, at globalt affald fra solpaneler vil være mellem 1,7 millioner og otte millioner tons i 2030.
Yderligere er der en potentiel flaskehals i udbuddet af råmaterialer, hvor efterspørgslen efter paneler vil overgå tilgængeligheden af nye komponenter.
Der er stigende pres for, at genbrugsindustrien for solpaneler kan øge sin kapacitet for at håndtere fremkomsten af nedlagte paneler og understøtte fremstillingen af nye solpaneler.I juli foreslog Sam Vanderhoof, en ekspert i solenergiindustrien, at - globalt set - kun en ud af ti solcellepaneler (PV) genbruges, mens resten ender på losseplads, igen med henvisning til data fra IRENA.
Regulering og overholdelse
Inden for Storbritannien,solpaneler er formelt klassificeret somElektrisk og elektroniskUdstyr(EEE), under en dedikeret kategori 14. Som sådan er solcellepaneler omfattet af reglerne om affald af EEE (WEEE);deres end-of-life overvåges, og udviklingen af solid infrastruktur til genbrug af solpaneler er allerede i gang.
Solpanelproducenter er forpligtet til at tilslutte sig en Producer Compliance Scheme (PCS), rapportering af mængder, der er introduceret på markedet, og indhente overensstemmelsesnotater til dækning af fremtidig genanvendelse af disse enheder.De skal også mærke produkter for at rådgive brugere og behandlingsanlæg om materialesammensætning og korrekt bortskaffelse.
Samtidig skal distributører indsamle udtjente produkter.De skal have en tilbagetagelsesprocedure for solcelleaffald eller bidrage til en regeringsgodkendt returordning.
Men ifølge Scott Butler, administrerende direktør for Material Focus, en NGO finansieret af WEEE-overholdelsesgebyrer, er der nogle særprægede overvejelser, som vil påvirke genindvindingen af solpaneler: "Med PV ville du forvente, at der er et installatør/deinstaller-forhold for husstande.Selvom det er et indenlandsk produkt, er det ikke noget, som mange mennesker selv vil kunne klare.
"Jeg forestiller mig, at afinstallationen skal involvere en registreret fagmand til elnettet ... og de kan være nøglen til at håndtere dette [affald].Selvom det kan være svært, fordi de ikke er gearet til at håndtere affald, er det ikke så svært at blive affaldsbærer.”
Butler bemærker, at solpaneler, der nu nærmer sig udtjente, kan vise sig at være udfordrende at genbruge på grund af variationen i fremstillingen: "Med hensyn til genbrug tror jeg, at udfordringen med PV'er vil være at forstå kemien, fordi, især i starten, der er mange forskellige kemiske blandinger i gang.Ting, der vil begynde at komme ud nu, er ret gamle, 20 år er en ret lang cyklus.Så måske er der et informationshul, der måske skal lukkes om, hvem der har bragt hvad på markedet, og hvad det er.”
Genbrugsprocesser
Genbrugsprocesser for paneler varierer alt efter solpanelsammensætning, hvoraf den mest almindelige er siliciumbaseret.Siliciumsolpaneler, der er kendt for deres overkommelige priser og fleksibilitet, udgjorde en markedsandel på 73,3 procent i 2020;tynd film tegnede sig for 10,4 procent, og paneler fremstillet af andre materialer (farve-sensibiliserede, koncentrerede solcelleanlæg, organiske hybrider) repræsenterede de resterende 16,3 procent (Chowdhury et al, 2020).
Ved afhentning kan evtPV paneler svær at skille ad.Aluminiumsrammen og samleboksen kan fjernes ganske enkelt;den udfordrende del er den laminerede flade glasplade, som indeholder lave mængder af jernholdige og ikke-jernholdige metaller, plast og halvledermateriale.Med hensyn til behandlingsløsninger er udfordringen ikke teknisk, da pyrolyse, kryogen separation (frysning) og mekanisk makulering eksisterer som separationsteknikker for de forskellige materialer.Den største udfordring er, at PV-paneler ikke genererer affald, der ligner emballageaffald eller forbrugsmaterialer med kort levetid.Derfor er hovedspørgsmålet et økonomisk spørgsmål: hvem vil investere i en behandlingslinje, som ikke aner, hvornår affaldet kommer?
Tyndfilmspaneler involverer en behandlingsproces, som kræver nogle yderligere trin for at genvinde det sammensatte metal 'cadmiumtellurid' miljømæssigt forsvarligt.Selvom det er et mindre populært valg, har tyndfilmspaneler en mere effektiv materialeanvendelse, idet de rummer en tyndere halvleder, hvilket sparer omkostninger og kulstof under fremstillingen.Disse paneler klarer sig bedre i svagt lys og i 'ekstreme' vinkler, nyttige til lodrette overflader og facader.
For at genvinde materialerne rives tyndfilm PV-paneler for at fjerne laminering, før de faste og flydende skår adskilles med en roterende skrue.Filmen fjernes derefter med syre og peroxid, efterfulgt af fjernelse af mellemlagsmaterialer med vibration, mens det resterende glas og metal adskilles og genvindes.
Genbrug af solpaneler i stor skala
På trods af de nuværende genbrugsinitiativer, der vokser støt, er der i øjeblikket kun 80 til 95 procent af de solpanelmaterialer, der kommer til genanvendelse, som genvindes.For at fremme dette leder affaldshåndteringsfirmaet Veolia et projekt for at bringe fuld solpanelgenanvendelse i industriel skala i et igangværende projekt finansieret af EIT RawMaterials.ReProSolar udvikler en yderst effektiv proces til genanvendelse af udtjente paneler, der gør det muligt at genvinde alle siliciumbaserede PV-modulkomponenter.
Ved at bruge delamineringsteknologi til at adskille solcellen fra glaspladen genvinder fysiske og kemiske processer alle materialer, inklusive rent sølv og silicium, uden at ødelægge PV-modulerne.
I samarbejde med FLAXRES GmbH og ROSI Solar, toteknologivirksomhederder udvikler nye metoder til at genvinde råmaterialer fra solcellepaneler, vil projektet teste gennemførligheden i industriel skala inden årets udgang, med 5.000 tons udrangerede solcellemoduler, der skal behandles årligt på et demonstrationsanlæg i Tyskland i 2024.
Kommercialisering af en komplet genbrugsproces er nøglen til at imødegå den aktuelle markedsudfordring, hvilket bringer et stærkt udbud af genvundne PV-panelkomponenter til at imødekomme den stigende efterspørgsel efter paneler og håndtering af monteringsmængderne af solpanelaffald.
Der kan opnås betydelige økonomiske gevinster ved at genvinde højværdi PV-panelkomponenter, efterhånden som efterspørgslen stiger.Sølv, for eksempel, udgør 0,05 procent af panelvægten, men udgør 14 procent af markedsværdien.Andre værdifulde og genanvendelige metaller omfatter aluminium, kobber og tellur.Ifølge Rystad Energy, mens genvundne materialer fra udtjente PV-paneler i øjeblikket er 170 millioner dollars værd, er de sat til at være mere end 2,7 milliarder dollars værd i 2030.
Redesign af solpaneler
Ud over innovationer inden for genbrug af solpaneler bliver panelernes design også nytænkt med genbrug i tankerne.Den hollandske Organisation for Anvendt Videnskabelig Forskning (TNO) afslørede deres nyudviklede 'Design for Recycling' (D4R) solpaneler i december 2021, fremstillet med henblik på end-of-life overvejelser.Panelerne, med en testet 30 års levetid, er designet til nem adskillelse uden at beskadige komponenter.
Panelerne, indkapslet med en klæbende folie, har en integreret udløsermekanisme til adskillelse af celler og rammer.Processen er lavenergi og involverer ingen giftige elementer.
Forskningen huser to projekter, det første er DEREC-projektet, som konceptualiserede og testede D4R-panelerne i lille skala for at sikre deres rene demontering efter en simuleret levetid.PARSEC-projektet vil derefter skalere teknologien op til D4R-paneler i fuld størrelse til kommerciel og privat brug.
Mens det er panelerfremstilletfor næsten 30 år siden, som udgør den aktuelle udfordring for genbrugere, kan D4R-paneler forenkle panelgenanvendelse for at drive industrien fremad.Og ud over de nye paneler forsker konsortiet i genbrugsteknikker for nuværende solpanelmodeller for at opnå ren siliciumopsamling til genbrug.
Afslutningsvis
Kumulativt viser disse innovationer lovende i deres fokus på kommercialisering, selvom der fortsat er bekymring for, om den krævede skala vil blive opfyldt, med både mængden af nedlagte paneler og efterspørgslen efter nye stigende.Men hvis kommercialiseringsindsatsen går godt, og hvis planer om at fremstille paneler af fuldstændigt genvundne materialer kan leveres, ser solpanelindustrien på en robust cirkulær økonomi.
Indlægstid: Jan-11-2023