Утилизация солнечные батареи для

Информационно-аналитический журнал для профессионалов

Обратная сторона солнечной энергетики — утилизация солнечных панелей

Читайте также

Утилизация отработавших свое солнечных панелей — всевозрастающая проблема для стран, задавшихся целью перейти на электроэнергию из возобновляемого источника — солнечного света. Пришедшие в негодность фотоэлектрические панели создают новую проблему — потенциально опасные отходы, которые должны быть утилизированы надлежащим образом, пишет Scientific Аmerican.

Солнечная экономика продолжает стремительно расти, и в мире уже установлено более половины тераватта, вырабатывающего чистую солнечную электроэнергию. Но что происходит с фотоэлектрическими модулями (солнечными панелями) по окончании их срока службы? Если учесть, что это 25-30 лет, то планета уже скоро столкнется в проблемой их утилизации.

Современная отрасль производит ежегодно миллионы тонн солнечных панелей, и темп производства уверенно растет. Общий объем электронных отходов (компьютеры, телевизоры, мобильные телефоны) составляет около 45 миллионов метрических тонн в год. По прогнозам статистиков, в 2050 году отходы от производства электроэнергии вдвое превысят этот показатель.

Пока ученые ищут способы безвредной утилизации отработанных солнечных панелей и других гаджетов, спрос на расходники для них растет. Важно отметить, что если сегодняшняя фотогальваника генерирует едва ли 1% общемировой электроэнергии, она уже использует 40% мировой поставки теллура, 15% поставок серебра, львиную долю поставок кварца для полупроводников и меньшие, но важные поставки индия, цинка, олова и галлия. «Замыкание» использования этих металлов в т. н. циркулярной (круговой, или безотходной) экономике будет иметь решающее значение для будущего отрасли.

Европа лидирует в грамотной утилизации устаревших солнечных панелей

Европа десять лет назад запустила проект EPR (European Pattern Recognition) под названием «PV Cycle». В 2014 году схема стала обязательной для всех производителей солнечных панелей согласно Директиве ЕС 2012/19/EU об отходах электроники и электричества (Waste Electrical and Electronic Equipment, или WEEE). С 2009 года в рамках программы PV Cycle было переработано более 30 тысяч метрических тонн устаревших солнечных панелей. Были созданы центры сбора «солнечного» утильсырья, а производители начали производство фотоэлектрических модулей следующего поколения.

В США не существует федеральных правил, регулирующих электронные отходы, хотя известно, что некоторые панели считаются опасными отходами из-за деталей из свинца или кадмия. Поскольку на глаз невозможно определить степень опасности батареи, специалисты советуют сносить в утиль все солнечные панели подряд. С 2020 года все производители солнечных панелей, желающие торговать на рынках Нью-Йорка или Вашингтона, должны будут принять участие в программе сбора «солнечноэнергетического» утиля, или EPR.

Сегодня главной проблемой для утилизации солнечных панелей является соразмерность затрат: производства и утилизации. Еще в 2016 году Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) провело исследование, оказалось, что к 2050 году стоимость восстановленных материалов может превысить $15 миллиардов.

Однако создать централизованную и экономически выгодную схему сбора и утилизации отработанных солнечных панелей еще предстоит — и Европе, и США. Инновации и государственная политика в этом вопросе должны идти рука об руку: оптимальный вариант выбирать придется еще долго.

По словам производителей, тенденция сбора и утилизации устаревших солнечных панелей указывают на необходимость более экологичного дизайна продукции и устойчивой цепочки поставок. В новом веке солнечная энергия имеет решающее значение для предотвращения изменения климата и энергетической бедности на всей планете.

Источник

Что происходит с солнечными панелями после «смерти»: описан процесс

Количество отходов солнечных панелей растет с каждым годом, и уже к 2050 году достигнет объема в 5 млн тонн, что может нанести удар по окружающей среде при неправильной переработке.

Об этом говорится в статье издания «Наука и техника». Отсутствие специальных мощностей для переработки токсичных и опасных для здоровья элементов фотоэлектрических модулей в будущем может стать серьезной проблемой, отмечает издание.

«Проблема утилизации солнечных батарей взорвется с полной силой через два-три десятилетия. Этот процесс может разрушить окружающую среду из-за возникновения огромного количества отходов, которые очень сложно перерабатывать», – отмечают авторы.

Срок жизни современных панелей оценивается в 20-30 лет, после чего возникнет вопрос утилизации «солнечного мусора». Придется что-то делать с алюминиевыми рамами и стойками, а также с защитными стеклами – вместе они составят 85-95% отходов, отмечают авторы.

«Остальное – сами батареи, металлическая фольга, распределительные щиты, контактные коробки, соединительные провода, печатные платы, свинцовый припой. В состав солнечных панелей некоторых типов, например тонкопленочных, входят ядовитые соединения – теллурид кадмия или диселенид меди и индия», – сообщает издание.

Солнечные модули состоят из стекла, алюминия, меди и полупроводниковых материалов, которые могут быть извлечены и использованы повторно. Сегодня в Европе извлекается для повторного использования 65-70% материалов, из которых состоят солнечные модули.

Существует два способа переработки панелей: «тонкая», во время которой извлекают и перерабатывают почти все элементы, и «грубая», при которой извлекают лишь основные материалы. Во время тонкой переработки происходит предварительная обработка модулей, удаление ламинирующего покрытия, извлечение стекла и металлов.

Однако из-за относительно небольшого количества «солнечных отходов», их перерабатывают на заводах для утилизации стекла и металла. Из-за этого происходит «грубая» переработка, во время которой ценные и экологически опасные металлы не восстанавливают и не удаляют должным образом.

«В настоящее время многие компании озабочены тем, чтобы сделать процесс переработки панелей наиболее экологически чистым для окружающей среды. Многие из химических веществ имеют большой потенциал для переработки из-за их ценности. Новые технологии также проложили путь для использования в процессе создания и утилизации модулей органических продуктов, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду», – отмечают авторы статьи.

Ранее OBOZREVATEL рассказывал о том, как компания Risen Energy в Китае сообщила о начале выпуска солнечных панелей мощностью более 500 Вт и эффективностью в 20,2%, что, по мнению производителя, «открывает новую эру солнечной энергетики».

Источник

Солнечный мусор: утилизация солнечных панелей

Использованные, отработавшие свое солнечные модули традиционно относятся к категории электронного мусора (e-waste). Годовой мировой объем электронного мусора в 2015 составил порядка 43,8 миллиона метрических тонн. В 2018 году он вырос до 48,5 млн тонн.

Фотоэлектрические панели на сегодняшний день составляют всего лишь доли процента мирового объема электронных отходов. Солнечная энергетика — молодая отрасль и пока не успела сильно намусорить. В то же время, она быстро развивается.

По данным программы Международного энергетического агентства по фотоэлектрической солнечной энергетике — Photovoltaic Power Systems program (IEA PVPS), в 2017 мире было введено в строй 98 ГВт солнечных электростанций, а их суммарная установленная мощность достигла 402,5 ГВт. Это в 70 раз больше, чем в 2006 году. Глобальная установленная мощность растет экспоненциально. Поэтому через 10-15 лет проблема утилизации солнечных панелей встанет в полный рост.

В 2016 году была опубликована совместная работа IRENA (Международного агентства возобновляемой энергетики) и МЭА (Международного энергетического агентства) «End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels», в которой подробно описываются технологии и стратегии утилизации фотоэлектрических модулей.

В работе показано, что к 2030 году в мире образуется 1,7-8 млн тонн отходов фотовольтаики (накопленным итогом) в зависимости от рассмотренных сценариев (regular loss — использование модулей в течение 30-летнего срока службы, early loss — раннее окончание рока службы по разным причинам, например, замена морально устаревшего оборудования на более современное). Такое количество «солнечного мусора» соответствует 3-16% сегодняшнего годового объема электронных отходов. К 2050 объемы (накопленным итогом) солнечных панелей, отслуживших свой срок, вырастут значительно — до 60-78 млн тонн.

Это явный повод для беспокойства, и во всем мире уже не первый год говорят о проблеме утилизации солнечных панелей, поскольку эти приборы не так уж безопасны.

Журнал Forbes приводит цитаты из высказываний специалистов из разных стран, которые заставляют задуматься:

· «Проблема утилизации солнечных батарей «взорвется с полной силой через два-три десятилетия и разрушит окружающую среду», потому что «это огромное количество отходов, и их сложно перерабатывать».

· «Реальность такова, что сейчас есть проблема, и она будет только увеличиваться, расширяясь так же быстро, как 10 лет назад расширялась индустрия фотоэлектрических систем».

· «Вопреки предыдущим предположениям, загрязнители, такие как свинец или канцерогенный кадмий, могут почти полностью вымываться из фрагментов солнечных модулей за несколько месяцев, например, дождевой водой».

Эти слова принадлежат высокопоставленному китайскому чиновнику, занимающемуся вопросами солнечной энергетики, 40-летнему ветерану солнечной промышленности США и ученым-исследователям из Немеaцкого института фотовольтаики в Штутгарте.

В большинстве стран солнечные панели классифицируются как общие или промышленные отходы, управление ими осуществляется в соответствии с обычными требованиями, касающимися обработки и утилизации отходов. Помимо такого универсального регулирования в разных странах разрабатываются добровольные и нормативные подходы для специального управления «солнечным мусором».

К примеру, Европейский союз первым ввел правила утилизации отходов солнечных электростанций — модули должны утилизироваться в соответствии с Директивой об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE) (2012/19/EU). С 2012 года положения Директивы WEEE были включены в национальное законодательство странами-членами ЕС, создав первый рынок, на котором переработка солнечных модулей обязательна.

В Соединенных Штатах утилизация панелей регулируется Законом о сохранении и восстановлении ресурсов (Resource Conservation and Recovery Act), который является правовой основой для управления опасными и неопасными отходами.

В Китае пока нет специальных правил по утилизации солнечных модулей.

В Индии отходы фотоэлектрической энергетики управляются Министерством окружающей среды, лесов и изменения климата в соответствии с Правилами обращения с твердыми отходами 2016 года и Правилами опасными и другими отходам (управление и трансграничное перемещение).

В Японии отработанные солнечные панели подпадают под общие регламенты по управлению отходами (Waste Management and Public Cleansing Act). В 2017 году японская Ассоциация солнечной энергетики (Japan Photovoltaic Energy Association — JPEA) опубликовала руководство по надлежащему обращению с солнечными модулями по окончании срока их службы, но документ имеет рекомендательный характер. Дополнительно, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий (NEDO) разрабатывает технологию переработки.

Что касается переработки солнечных панелей, то ее можно разделить на два вида: «грубая» (извлечение стекла, алюминия, меди — материалов, которые составляют основную массу модуля) и «тонкая» переработка (high-value recycling), подразумевающая извлечение практически всех химических элементов, используемых в фотоэлектрической панели.

В связи с тем, что сегодня объемы «солнечных отходов» невелики, модули в основном перерабатываются на заводах, предназначенных для переработки многослойного стекла, металлов или электронных отходов. В результате выделяются только основные (по массе) материалы — стекло, алюминий и медь, в то время как солнечные ячейки и другие материалы, такие как пластмассы, сжигаются (или отправляются на полигоны).

То есть грубая переработка аналогична существующей технологии повторного использования ламинированного стекла в других отраслях промышленности и не обеспечивает восстановление экологически опасных (например, Pb, Cd, Se) или ценных (например, Ag, In, Te, Si) материалов.

Тонкая переработка состоит из трех основных этапов: 1) предварительная обработка, включающая удаление металлической рамы и распределительной коробки, 2) деламинация и удаление ламинирующей плёнки и 3) извлечение стекла и металлов.

Солнечные модули состоят из стекла, алюминия, меди и полупроводниковых материалов, которые могут быть извлечены и использованы повторно. Обычные панели из кристаллического кремния состоят (по массе) из 76% стекла, 10% полимерных материалов, 8% алюминия, 5% кремниевых полупроводников, 1% меди, менее 0,1% серебра и других металлов, включая олово и свинец. В тонкопленочных модуляx доля стекла гораздо выше — 89% (CIGS) и 97% (CdTe).

Как уже отмечалось, сегодня объемы отходов солнечной энергетики невелики, поскольку отрасль молодая, а гарантийный срок службы модулей обычно составляет 25 лет и больше. В то же время в не таком уж далеком будущем нас ждет экспоненциальный рост этих объемов. По прогнозам к 2030 году они увеличатся в 40 раз, и это в рамках консервативного («regular loss») сценария.

Вопрос рентабельности переработки солнечных модулей не имеет однозначного ответа. Считается, что при больших объемах отходов (минимум 20 000 тонн в год) можно достигнуть безубыточности процессов переработки в рамках соответствующих предприятий.

Для того чтобы чистые затраты на вывод из эксплуатации были отрицательными (окупались), стоимость извлеченных материалов и/или стоимость освободившейся земли должны превышать затраты на вывод из эксплуатации. С одной стороны, полный демонтаж фотоэлектрической солнечной электростанции – достаточно простая операция, поскольку здесь нет капитальных строений с серьезными фундаментами. С другой стороны, на таких объектах используется большое количество стали, меди и алюминия, и ценность этих материалов вполне может превышать расходы на вывод эксплуатации, что делает переработку предпочтительнее захоронения отходов.

Вопрос экономики утилизации модулей часто рассматривается в контексте ликвидации более крупных объектов. В целом же на сегодняшний день переработка стоит больше, чем экономическая ценность восстановленных материалов, поэтому большинство солнечных панелей — с содержащимися в них опасными веществами — попадают на свалки.

Источник