Es preveu que els residus de panells solars augmentin en més d'un 4000% en la propera dècada.La indústria del reciclatge de panells solars està preparada per gestionar aquests volums?Amb la demanda de nous panells creixent exponencialment i les matèries primeres escasses, la carrera ha començat.
Panell solarel reciclatge s'està convertint en un autèntic repte.L'energia solar, fonamental per a l'estratègia de zero net del Regne Unit, és una opció duradora i sostenible per a empreses i llars, i està creixent ràpidament.
El 2021, el Regne Unit va afegir 730 MW de nova capacitat solar, portant el volum total a 14,6 GW, un augment del 5,3% respecte al 2020 i, al segon trimestre del 2022, l'energia solar va aportar el 6,4% de la generació total d'electricitat del Regne Unit.Dins de l'Estratègia de seguretat energètica d'abril, el Departament d'Estratègia Empresarial, Energètica i Industrial (BEIS) va confirmar que, per al 2035, es preveu que el desplegament solar del Regne Unit s'augmenti per cinc vegades, portant el volum total a 70 GW: al voltant del 15 per cent de la projectació del Regne Unit. (i augmentant) els requisits d'electricitat, segons McKinsey.
Un problema emergent és què fer amb els panells solars un cop arriben al final dels seus 30 anys de vida útil.A mesura que el creixement del mercat continua augmentant en el futur, també ho farà la creixent pila de residus solars.Segons l'Agència Internacional d'Energies Renovables (IRENA), es preveu que el Regne Unit generi 30.000 tones de residus solars en la propera dècada.A més, es preveu que un augment dels panells desapareguts arribi al mercat a la dècada de 2030, quanpanells solarsa partir del mil·lenni comencen a trontollar.IRENA preveu que els residus globals de plaques solars seran entre 1,7 milions i vuit milions de tones el 2030.
A més, es planteja un possible coll d'ampolla en l'oferta de matèries primeres, amb la demanda de panells que superarà la disponibilitat de components verges.
La pressió augmenta perquè la indústria del reciclatge de panells solars augmenti la seva capacitat per fer front a l'augment de panells desapareguts i donar suport a la fabricació de nous panells solars.Al juliol, Sam Vanderhoof, expert en la indústria solar, va suggerir que, a nivell mundial, només un de cada deu panells fotovoltaics (PV) es recicla i la resta acaba a l'abocador, fent referència de nou a les dades d'IRENA.
Regulació i compliment
Dins del Regne Unit,Els panells solars es classifiquen formalment comElèctric i electrònicEquipament(EEE), sota una Categoria 14 dedicada. Com a tal, els panells fotovoltaics estan coberts per la normativa sobre residus d'EEE (RAEE);el seu final de vida es controla i el desenvolupament d'una infraestructura de reciclatge de panells solars sòlids ja està en marxa.
Els productors de panells solars estan obligats a adherir-se a un Esquema de compliment del productor (PCS), informant dels tonatges introduïts al mercat i obtenint notes de compliment per cobrir el futur reciclatge d'aquestes unitats.També han de marcar els productes per informar els usuaris i les instal·lacions de tractament de la composició del material i la correcta eliminació.
Paral·lelament, els distribuïdors han de recollir els productes al final de la seva vida útil.Han de tenir un procediment de recuperació de residus fotovoltaics o contribuir a un pla de recuperació aprovat pel Govern.
No obstant això, segons Scott Butler, director executiu de Material Focus, una ONG finançada amb les tarifes de compliment dels RAEE, hi ha algunes consideracions distintives que afectaran la recuperació de plaques solars: "Amb la fotovoltaica, espereu que hi hagi una relació instal·lador/desinstal·lador per a llars.Tot i que és un producte domèstic, no és una cosa que moltes persones puguin gestionar per si mateixes.
"M'imagino que la desinstal·lació ha d'implicar un professional registrat de la xarxa elèctrica... i podria ser la clau per gestionar aquests [residus].Tot i que pot ser difícil perquè no estan preparats per gestionar els residus, no és tan difícil convertir-se en un transportista de residus".
Butler assenyala que els panells solars que ara s'apropen al final de la vida útil poden resultar difícils de reciclar a causa de la variació en la fabricació: "En termes de reciclatge, crec que el repte dels fotovoltaics serà entendre la química perquè, sobretot al principi, hi ha moltes mescles químiques diferents.Les coses que començaran a sortir ara són força antigues, 20 anys són un cicle força llarg.Així que potser hi ha un buit d'informació que caldria tapar sobre qui posa què al mercat i què és".
Processos de reciclatge
Els processos de reciclatge dels panells varien segons la composició del panell solar, el més comú dels quals és el de silici.Coneguts per la seva assequibilitat i flexibilitat, els panells solars de silici van constituir una quota de mercat del 73,3% el 2020;La pel·lícula prima representava el 10,4% i els panells fabricats amb altres materials (sensibilitzats amb colorants, fotovoltaics concentrats, híbrids orgànics) representaven el 16,3% restant (Chowdhury et al, 2020).
Quan es recull, qualsevolPanell fotovoltaicés difícil de desmuntar.El marc d'alumini i la caixa de connexió es poden treure simplement;la part més difícil és la làmina de vidre pla laminat, que conté baixes quantitats de metalls ferrosos i no fèrrics, plàstics i material semiconductor.Pel que fa a les solucions de tractament, el repte no és tècnic, ja que la piròlisi, la separació criogènica (congelació) i la trituració mecànica existeixen com a tècniques de separació dels diferents materials.El repte més gran és que els panells fotovoltaics no generen residus similars als residus d'envasos o consumibles amb una vida útil curta.Per tant, la pregunta principal és econòmica: qui invertirà en una línia de tractament que no sap quan arribaran els residus?
Els panells de pel·lícula prima impliquen un procés de tractament, que requereix alguns passos addicionals per recuperar el metall compost "telurur de cadmi" de manera ambientalment racional.Tot i que una opció menys popular, els panells de pel·lícula prima tenen un ús de material més eficient, albergant un semiconductor més prim, estalviant costos i carboni durant la fabricació.Aquests panells funcionen millor amb poca llum i en angles "extrems", útils per a superfícies i façanes verticals.
Per recuperar els materials, els panells fotovoltaics de pel·lícula fina es trituren per eliminar la laminació, abans que els fragments sòlids i líquids es separin mitjançant un cargol giratori.A continuació, s'elimina la pel·lícula utilitzant àcid i peròxid, seguit de l'eliminació dels materials entre capes amb vibració, mentre que el vidre i el metall restants es separen i es recuperen.
Reciclatge de plaques solars a escala
Tot i que les iniciatives de reciclatge actuals creixen de manera constant, actualment només es recuperen entre el 80 i el 95 per cent dels materials de panells solars que arriben al seu reciclatge.Per avançar-ho, l'empresa de gestió de residus Veolia lidera un projecte per portar el reciclatge complet de panells solars a escala industrial, en un projecte en curs finançat per EIT RawMaterials.ReProSolar està desenvolupant un procés altament eficient per reciclar panells al final de la seva vida útil, que permet recuperar tots els components dels mòduls fotovoltaics basats en silici.
Mitjançant la tecnologia de delaminació per separar la cèl·lula solar de la placa de vidre, els processos físics i químics recuperen tots els materials, inclosa la plata pura i el silici, sense destruir els mòduls fotovoltaics.
En col·laboració amb FLAXRES GmbH i ROSI Solar, dosempreses tecnològiquesque estan desenvolupant nous mètodes per recuperar matèries primeres dels panells fotovoltaics, el projecte provarà la viabilitat a escala industrial a finals d'any, amb 5.000 tones de mòduls fotovoltaics fora de servei que es processaran anualment en una planta de demostració a Alemanya el 2024.
Comercialitzar un procés de reciclatge complet és clau per assolir el repte actual del mercat, aportant un fort subministrament de components de panells fotovoltaics recuperats per satisfer la creixent demanda de panells i gestionar els volums de muntatge de residus de panells solars.
Es podrien obtenir guanys econòmics considerables amb la recuperació de components de panells fotovoltaics d'alt valor a mesura que augmenta la demanda.La plata, per exemple, tot i que representa el 0,05% del pes del panell, representa el 14% del seu valor de mercat.Altres metalls valuosos i recuperables inclouen l'alumini, el coure i el tel·luri.Segons Rystad Energy, mentre que els materials recuperats dels panells fotovoltaics al final de la seva vida útil actualment valen 170 milions de dòlars, es preveu que tindran un valor de més de 2.700 milions de dòlars el 2030.
Redisseny de plaques solars
A més de les innovacions en el món del reciclatge de plaques solars, el disseny dels panells també s'està reimaginant pensant en la reutilització.L'Organització dels Països Baixos per a la Recerca Científica Aplicada (TNO) va revelar els seus panells solars "Disseny per al reciclatge" (D4R) recentment desenvolupats el desembre de 2021, fabricats per consideracions de final de vida.Els panells, amb una vida útil provada de 30 anys, estan dissenyats per a un fàcil desmuntatge sense danyar els components.
Els panells, encapsulats amb una làmina adhesiva, contenen un mecanisme de disparador integrat per a la separació de les cèl·lules i marcs.El procés és de baix consum energètic i no implica elements tòxics.
La investigació s'allotja en dos projectes, el primer és el projecte DEREC, que va conceptualitzar i provar els panells D4R a petita escala per garantir el seu desmuntatge net després d'una vida útil simulada.Aleshores, el projecte PARSEC ampliarà la tecnologia a panells D4R de mida completa per a ús comercial i residencial.
Mentre es tracta de panellsfabricatFa gairebé 30 anys que representen el repte actual per als recicladors, els panells D4R poden simplificar el reciclatge de panells per impulsar la indústria.I, a més dels nous panells, el consorci està investigant tècniques de reciclatge dels models actuals de panells solars, per aconseguir l'adquisició de silici pur per a la seva reutilització.
En conclusió
De manera acumulada, aquestes innovacions són prometedores en el seu enfocament en la comercialització, tot i que continua la preocupació de si es complirà l'escala requerida, amb un augment dels volums de panells desapareguts i de la demanda de nous.Tanmateix, si els esforços de comercialització van bé i si es poden lliurar els plans per fabricar panells a partir de materials completament recuperats, la indústria dels panells solars està buscant una economia circular robusta.
Hora de publicació: 11-gen-2023