Obecnie większość zużytych lub zepsutych paneli słonecznych trafia do rozdrabniaczy, lub na wysypiska śmieci. Aby zmienić ten fakt i stworzyć z tych przyjaznych środowisku produktów coś nowego w Stanach Zjednoczonych opracowano ambitny plan.
Panele słoneczne trafią do recyklingu
Nowy projekt badawczy finansowany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) ma na celu rozwiązanie jednego z największych wyzwań związanych z energią słoneczną. Mowa tu o tym, co zrobić z panelami słonecznymi po ich zużyciu. Energia słoneczna jest kluczem do rozwiązania problemu zmian klimatycznych, jednak aby sama technologia była zrównoważona, musi nadawać się do recyklingu. Niestety na ten moment, kiedy panel słoneczny „umiera” prawdopodobnie spotka go jeden z dwóch losów: niszczarka lub wysypisko śmieci.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Arizona (ASU) mają ambitny plan zmiany tego faktu. Opracowują oni nowy proces recyklingu, który wykorzystuje chemikalia do odzyskiwania cennych metali i materiałów. Mowa tu głównie o srebrze i krzemie. Dzięki temu rozwiązaniu recykling będzie bardziej atrakcyjny ekonomicznie. Na początku tego miesiąca zespół otrzymał dwuletnią dotację w wysokości 485 000 dolarów od Biura Zaawansowanej Produkcji działającego w ramach Departamentu Energii. Pieniądze mają pomóc w weryfikacji pomysłu, który ma położyć podwaliny pod pilotażowy zakład recyklingu w ciągu najbliższych trzech lat. Fundusze są dostarczane przez ASU i firmę energetyczną First Solar, która służy jako doradca przemysłowy w projekcie.
Zobacz też: Naukowcy cyfrowo badają 3500-letnią mumię faraona Amenhotepa I
Jeśli wszystko pójdzie po myśli naukowców, czystszy i bardziej opłacalny recykling energii słonecznej może trafić na rynek bardzo szybko. Wydarzy się to gdy pierwsza fala paneli słonecznych trafi do odpadów.
Zwiększamy produkcję czystej energii, produkując więcej adekwatnej technologii. Myślenie o recyklingu pod koniec życia staje się jeszcze ważniejsze – powiedziała Diana Bauer, zastępca dyrektora Biura Zaawansowanej Produkcji w DOE.
Jak wygląda (nie)recykling aktualnie?
Chociaż stosunkowo niewiele sztuk paneli słonecznych już się wyczerpało, eksperci donoszą, że większość z nich ląduje na wysypiskach śmieci. Giną tam cenne metale i materiały znajdujące się w środku kolektorów. Meng Tao — badacz zrównoważonego rozwoju energii słonecznej w ASU, który przewodzi nowym wysiłkom w zakresie recyklingu, dokonał ciekawych szacowań, Według naukowca świat może stanąć w obliczu niedoboru co najmniej jednego z tych metali na długo przed zbudowaniem wszystkich paneli słonecznych potrzebnych do przejścia z paliw kopalnych na energię.
Nawet jeśli panele słoneczne są dziś poddawane jakiejś formie recyklingu, najważniejsze materiały nie są odzyskiwane. Zamiast tego, firmy zajmujące się recyklingiem paneli popełniają błąd. Usuwają one aluminiową ramę trzymającą urządzenie razem, zdejmują miedziane przewody z tyłu i niszczą sam panel, tworząc tak zwany „solar hash”. Produkt ten jest później sprzedawany jako pokruszone szkło. Te trzy rzeczy (aluminium, miedź i tłuczone szkło) mogą kosztować firmy trzy dolary za jeden panel, mówi Tao. Przedsiębiorstwa, z którymi rozmawiał naukowiec, twierdzą, że recykling panelu po jego demontażu i transporcie kosztuje ich nawet 25 dolarów.
Jak będzie wyglądać recykling w przyszłości
Nowy proces recyklingu paneli słonecznych, który odzyskuje więcej metali i minerałów, może znacznie poprawić ekonomię. Tao i jego współpracownicy proponują następujące rozwiązanie:
Ogniwa krzemowe wielkości koperty wewnątrz paneli są najpierw oddzielane od otaczających ich arkuszy polimerów i szkła za pomocą gorącego stalowego ostrza.
Oczekująca na opatentowanie mieszanka chemiczna jest dziełem TG Companies. To start-up zajmujący się recyklingiem, którego współzałożycielem jest sam Tao. Proces kończy się na wydobyciu srebra, cyny, miedzi, ołowiu z ogniw i krzemu.
Tao dodaje, że odzyskując ołów, proces ten może również potencjalnie wyeliminować zagrożenie dla środowiska. Zagrożenie, które w przeciwnym razie skończyłoby się stratami recyklingu lub składowiskami odpadów. Naukowiec twierdzi, że TG Companies opracowało już technologię odzyskiwania 100% srebra, cyny, miedzi i ołowiu w ogniwach słonecznych. Wspomniana wyżej dotacja od DOE pozwoli jego zespołowi na dalszą optymalizację procesu recyklingu paneli słonecznych. Dodatkowo Tao będzie mógł sprawdzić, czy można odzyskać krzem o wystarczająco wysokiej czystości. Przyda się to, aby wyprodukować nowe ogniwa bez przechodzenia przez energochłonny etap oczyszczania.
Jeśli wszystko pójdzie dobrze w ciągu najbliższych dwóch lat, następnym krokiem będzie przyciągnięcie inwestorów prywatnych. Mają oni wtedy sfinansować instalacje pilotażowe, które przeprowadzą proces recyklingu około 100 000 paneli słonecznych rocznie.
Czy da się odzyskać srebro z paneli słonecznych?
Karsten Wambach — założyciel organizacji non-profit PV CYCLE zajmującej się recyklingiem paneli słonecznych wypowiedział się na temat wymienionych działań. Niemiec twierdzi, że „podejście oparte na zielonej chemii” proponowane przez Tao i jego współpracowników, ma „duży potencjał w zakresie odzyskiwania cennych materiałów wtórnych i przyczyniania się do ochrony środowiska”.
Wambach jednocześnie zauważa, że odzyskanie całego srebra i innych metali śladowych w panelach słonecznych „może nie być w pełni osiągalne”. Może wydarzyć się tak z powodu strat podczas procesu oddzielania ogniw krzemowych od polimerów. Kluczowe będą tu cięcia kosztów. W zależności od ceny srebra, Tao uważa, że jego proces może odzyskać od 10 do 15 dolarów za jeden panel. Jednak szacowania te mogą szybko się zmienić, ostrzega Wambach. Jeśli producenci będą z czasem używać mniej srebra w panelach słonecznych, to nawet 15 dolarów za sztukę prawdopodobnie nie pokryje pełnych kosztów likwidacji i recyklingu.
Ostatnią przeszkodą, o jakiej mówi Wambach, jest to, że po prostu nie ma dziś tak wielu paneli słonecznych, które są demontowane z dachów. Chociaż fakty są takie, że w 2016 roku na całym świecie istniało mniej niż pół miliona ton odpadów paneli. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej przewiduje, że do 2030 roku liczba ta może wzrosnąć do ośmiu milionów ton. Na podstawie tych prognoz i danych dotyczących wartości metali i minerałów w każdym panelu, Tao i jego koledzy przedstawili nowe szacowania. Do 2028 roku odpady paneli słonecznych będą zawierać materiały nadające się do recyklingu o wartości ponad miliarda dolarów.
Źródło: The Verge