Źródło: greenbiz.com
Panele słoneczne mają żywotność od 25 do 30 lat, ale zawierają cenne metale, w tym srebro i miedź. W związku ze spodziewanym wkrótce wzrostem liczby przeterminowanych paneli pojawiają się firmy, które starają się poddawać recyklingowi materiały nadające się do ponownego użycia i chronić panele przed składowaniem na wysypiskach śmieci.
W Odessie w Teksasie pracownicy startupu SolarCycle rozładowują ciężarówki przewożące wycofane z eksploatacji panele fotowoltaiczne, świeżo odebrane z komercyjnych farm fotowoltaicznych w całych Stanach Zjednoczonych. Oddzielają panele od aluminiowych ram i skrzynek elektrycznych, a następnie wprowadzają je do maszyn, które oddzielają szyby od laminowanych materiałów, które od około ćwierć wieku pomagają wytwarzać energię elektryczną ze światła słonecznego.
Następnie panele są mielone, rozdrabniane i poddawane opatentowanemu procesowi, podczas którego wydobywane są cenne materiały – głównie srebro, miedź i krystaliczny krzem. Komponenty te zostaną sprzedane, podobnie jak aluminium i szkło o niższej wartości, które mogą nawet trafić do nowej generacji paneli słonecznych.
Proces ten pozwala rzucić okiem na to, co może się stać ze spodziewanym wzrostem liczby wycofanych paneli słonecznych, które będą pochodzić z branży stanowiącej najszybciej rozwijające się źródło energii w USA. Obecnie około 90 procent paneli w USA straciło swoją wydajność ze względu na wiek lub są wadliwe, trafiają na wysypiska śmieci, ponieważ taka opcja kosztuje ułamek ich recyklingu.
Jednak zwolennicy recyklingu w USA twierdzą, że zwiększone ponowne wykorzystanie cennych materiałów, takich jak srebro i miedź, pomogłoby pobudzić gospodarkę o obiegu zamkniętym, w której zmniejsza się ilość odpadów i zanieczyszczeń dzięki ciągłemu ponownemu wykorzystaniu materiałów. Według raportu Krajowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) z 2021 r. recykling paneli fotowoltaicznych mógłby również zmniejszyć ryzyko wycieku toksyn do środowiska ze składowisk; zwiększyć stabilność łańcucha dostaw, który jest w dużej mierze zależny od importu z Azji Południowo-Wschodniej; obniżyć koszty surowców dla producentów energii słonecznej i innych producentów; i poszerzyć możliwości rynkowe dla firm zajmujących się recyklingiem w USA.
Amerykańskie panele słoneczne, które mają zostać wycofane do 2030 r., pokryłyby około 3000 boisk do futbolu amerykańskiego.
Oczywiście jeszcze lepszą opcją jest ponowne wykorzystanie zdegradowanych, ale wciąż funkcjonalnych paneli. Miliony tych paneli trafiają do krajów rozwijających się, a inne są ponownie wykorzystywane bliżej domu. Na przykład firma SolarCycle buduje elektrownię dla swojej fabryki w Teksasie, która będzie wykorzystywać odnowione moduły.
Perspektywa przyszłej nadmiaru przeterminowanych paneli skłania garstkę podmiotów zajmujących się recyklingiem energii słonecznej do podjęcia wysiłków w celu rozwiązania problemu rozbieżności pomiędzy obecnym wzrostem mocy wytwórczych energii odnawialnej przez przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, miasta i firmy prywatne – co roku na całym świecie instaluje się miliony paneli – a brak obiektów, które będą w stanie bezpiecznie obsłużyć ten materiał, gdy osiągnie on koniec okresu użytkowania, czyli za około 25–30 lat.
Jak wynika z najnowszego raportu kwartalnego stowarzyszenia Solar Energy Industries Association i firmy konsultingowej Wood Mackenzie, moc energii słonecznej we wszystkich segmentach w USA będzie rosła średnio o 21 procent rocznie w latach 2023–2027. W oczekiwanym wzroście pomoże przełomowa ustawa o ograniczaniu inflacji z 2022 r., która między innymi wsparciem dla energii odnawialnej zapewni 30-procentową ulgę podatkową na domowe instalacje fotowoltaiczne.
Według szacunków NREL obszar objęty panelami słonecznymi zainstalowanymi w USA od 2021 r., które mają zostać wycofane do 2030 r., obejmowałby około 3000 boisk do futbolu amerykańskiego. „To sporo marnotrawstwa” – powiedział Taylor Curtis, analityk prawny i regulacyjny w laboratorium. Jednak wskaźnik recyklingu w branży, wynoszący mniej niż 10 procent, pozostaje daleko w tyle za optymistycznymi prognozami dotyczącymi rozwoju branży.
Do 2050 roku wartość surowców możliwych do odzyskania z paneli słonecznych może przekroczyć 15 miliardów dolarów.
Jesse Simons, współzałożyciel firmy SolarCycle, która zatrudnia około 30 osób i rozpoczęła działalność w grudniu, twierdzi, że składowiska odpadów stałych pobierają zazwyczaj od 1 do 2 dolarów za przyjęcie panelu słonecznego i wzrastają do około 5 dolarów, jeśli materiał zostanie uznany za odpad niebezpieczny. Z kolei jego firma pobiera 18 dolarów za panel. Klienci są skłonni zapłacić tę stawkę, ponieważ mogą nie być w stanie znaleźć składowiska posiadającego licencję na przyjmowanie odpadów niebezpiecznych i przejęcie za nie odpowiedzialności prawnej, a także dlatego, że chcą zminimalizować wpływ swoich starych paneli na środowisko, powiedział Simons, były dyrektor Sierra Club .
SolarCycle zapewnia swoim klientom analizę środowiskową, która pokazuje korzyści z recyklingu paneli. Przykładowo recykling aluminium zużywa o 95 procent mniej energii niż produkcja aluminium pierwotnego, co wiąże się z kosztami wydobycia surowca, boksytu, a następnie jego transportu i rafinacji.
Firma szacuje, że recykling każdego panelu pozwala uniknąć emisji 97 funtów CO2; w przypadku ponownego użycia panelu liczba ta wzrasta do ponad 1,5 tony CO2. Zgodnie z proponowanym rozporządzeniem Komisji Papierów Wartościowych i Giełd spółki publiczne będą zobowiązane do ujawniania ryzyka związanego z klimatem, które prawdopodobnie będzie miało istotny wpływ na ich działalność, w tym emisji gazów cieplarnianych.
Aluminium jest usuwane z paneli słonecznych w fabryce SolarCycle i sprzedawane na pobliskim składowisku metali. Szkło jest sprzedawane po zaledwie kilku centach za panel i można je ponownie wykorzystać w podstawowych produktach, takich jak butelki, ale Simons ma nadzieję, że w końcu będzie go miał wystarczająco dużo, aby sprzedać po wyższej cenie producentowi nowych arkuszy paneli słonecznych.
W lipcu w Kalifornii był tylko jeden zakład recyklingu, który akceptował panele słoneczne.
Warto odzyskiwać także krzem krystaliczny, stosowany jako materiał bazowy w ogniwach słonecznych – dodał. Chociaż do wykorzystania w przyszłych panelach należy go udoskonalić, jego zastosowanie pozwala uniknąć wpływu wydobycia i przetwarzania nowego krzemu na środowisko.
SolarCycle jest jedną z zaledwie pięciu firm w USA wymienionych przez SEIA jako zdolne do świadczenia usług recyklingu. Według amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska branża jest w powijakach i wciąż zastanawia się, jak zarabiać na odzyskiwaniu, a następnie sprzedaży komponentów paneli. „Elementy tego procesu recyklingu można znaleźć w Stanach Zjednoczonych, ale nie odbywa się to jeszcze na dużą skalę” – stwierdziła EPA w przeglądzie branży.
W 2016 r. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) prognozowała, że do początku lat 30. XX w. globalna liczba wycofanych z eksploatacji paneli fotowoltaicznych wyniesie około 4 procent liczby zainstalowanych paneli. Agencja twierdzi, że do roku 2050 ilość odpadów z paneli słonecznych wzrośnie do co najmniej 5 milionów ton rocznie. Oczekuje się, że Chiny, największy na świecie producent energii słonecznej, do roku 2050 wycofają łącznie co najmniej 13,5 miliona ton paneli, co stanowi zdecydowanie największą liczbę wśród głównych krajów produkujących energię słoneczną i prawie dwukrotnie większą niż Stany Zjednoczone. według raportu IRENA do tego czasu.
Z raportu wynika, że do 2030 r. surowce technicznie możliwe do odzyskania z paneli fotowoltaicznych mogą być łącznie warte 450 milionów dolarów (w ujęciu z 2016 r.) do 2030 r., co będzie mniej więcej równe kosztowi surowców potrzebnych do wyprodukowania około 60 milionów nowych paneli, czyli 18 gigawatów mocy. moce wytwórcze. Z raportu wynika, że do 2050 r. wartość odzyskiwalna może łącznie przekroczyć 15 miliardów dolarów.
Na razie jednak podmioty zajmujące się recyklingiem energii słonecznej stoją przed poważnymi wyzwaniami gospodarczymi, technologicznymi i regulacyjnymi. Częścią problemu, twierdzi Curtis z NREL, jest brak danych na temat wskaźników recyklingu paneli, co utrudnia potencjalne reakcje polityczne, które mogłyby zapewnić operatorom farm fotowoltaicznych więcej zachęt do recyklingu paneli wycofanych z eksploatacji, zamiast ich wyrzucania.
Innym problemem jest to, że procedura wymywania charakterystycznego dla toksyczności – zatwierdzona przez EPA metoda stosowana do określenia, czy produkt lub materiał zawiera niebezpieczne pierwiastki, które mogłyby przedostać się do środowiska – jest wadliwa. W rezultacie niektórzy właściciele farm fotowoltaicznych „nadmiernie zarządzają” swoimi panelami jako niebezpiecznymi, nie dokonując formalnego określenia, czy są to odpady niebezpieczne, stwierdził Curtis. W efekcie płacą więcej za wyrzucanie ich na składowiska posiadające pozwolenie na przetwarzanie odpadów niebezpiecznych lub ich recykling.
Międzynarodowa Agencja Energetyczna oceniła, czy panele słoneczne zawierające ołów, kadm i selen będą miały wpływ na zdrowie ludzi, jeśli zostaną wyrzucone na składowiska odpadów niebezpiecznych lub na składowiskach miejskich, i stwierdziła, że ryzyko jest niskie. Agencja stwierdziła jednak w raporcie za rok 2020, że jej ustalenia nie stanowią poparcia dla składowania: recykling, jak stwierdziła, „jeszcze bardziej złagodzi” problemy środowiskowe.
NREL bada alternatywny proces ustalania, czy panele są niebezpieczne. „Musimy się nad tym zastanowić, ponieważ zdecydowanie wpływa to na odpowiedzialność i koszty, dzięki czemu recykling będzie bardziej konkurencyjny” – powiedział Curtis.
Pomimo tych niepewności cztery stany przyjęły niedawno przepisy dotyczące recyklingu modułów fotowoltaicznych. Kalifornia, która ma najwięcej instalacji fotowoltaicznych, pozwala na wyrzucanie paneli na wysypiska śmieci, ale dopiero po sprawdzeniu, czy w wyznaczonym laboratorium nie są one niebezpieczne, co może kosztować ponad 1500 dolarów. Od lipca w Kalifornii był tylko jeden zakład recyklingu, który akceptował panele słoneczne.
W stanie Waszyngton ustawa zapewniająca bezpieczny dla środowiska sposób recyklingu paneli fotowoltaicznych ma zostać wdrożona w lipcu 2025 r.; Urzędnicy z New Jersey spodziewają się opublikować wiosną tego roku raport na temat gospodarowania odpadami fotowoltaicznymi; i Karolina Północna poleciła stanowym urzędnikom ds. ochrony środowiska zbadanie możliwości likwidacji projektów fotowoltaicznych na skalę przemysłową. (Karolina Północna wymaga, aby panele słoneczne były utylizowane jako odpady niebezpieczne, jeśli zawierają metale ciężkie, takie jak srebro lub – w przypadku starszych paneli – sześciowartościowy chrom, ołów, kadm i arsen.)
Od 2012 r. w Unii Europejskiej wycofane z eksploatacji panele fotowoltaiczne są traktowane jako odpady elektroniczne zgodnie z unijną dyrektywą dotyczącą zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego, znaną jako WEEE. Dyrektywa wymaga, aby wszystkie państwa członkowskie przestrzegały minimalnych standardów, ale faktyczny poziom recyklingu elektroodpadów różni się w zależności od kraju, powiedział Marius Mordal Bakke, starszy analityk ds. badań dostawców energii słonecznej w Rystad Energy, firmie badawczej z siedzibą w Oslo w Norwegii . Pomimo tego prawa wskaźnik recyklingu fotowoltaiki w UE nie jest lepszy niż wskaźnik w USA – około 10 procent – głównie z powodu trudności w wydobyciu cennych materiałów z paneli, powiedział Bakke.
Przewidział jednak, że recykling stanie się bardziej powszechny, gdy liczba paneli wycofanych z eksploatacji wzrośnie do poziomu, w którym będzie to stanowić szansę biznesową, zapewniając podmiotom zajmującym się recyklingiem cenne materiały, które będą mogli sprzedać. Dodał, że rządy mogą pomóc przyspieszyć to przejście, zakazując wyrzucania paneli fotowoltaicznych na wysypiska śmieci i zapewniając zachęty, takie jak ulgi podatkowe, każdemu, kto korzysta z paneli fotowoltaicznych.
„W pewnym momencie w przyszłości liczba paneli zostanie wycofana z użytku i trzeba będzie rozpocząć ich recykling” – powiedział Bakke. „Stanie się opłacalne samo w sobie, niezależnie od cen towarów”.