Deseurile panourilor solare vor creste cu peste 4000% in urmatorul deceniu. Dar este oare industria reciclarii panourilor solare pregatita sa faca fata acestor volume? Intr-o perioada in care cererea de panouri solare noi creste exponential, iar materia prima este limitata, cursa a inceput.

Reciclarea panourilor solare devine o provocare reala. Absolut esentiala pentru strategia britanica zero-net, energia solara este o optiune de durata si sustenabila pentru afaceri si pentru gospodarii, si este in crestere rapida.
In 2021, Marea Britanie a adaugat o capacitate solara noua de 730 de MW, ducand volumul total la 14.6 GW, o crestere de 5.3% fata de 2020 si – in al doilea trimestru al lui 2022 – energia solara a contribuit in proportie de 6.4% la generarea totala de electricitate a Marii Britanii.
In cadrul Strategiei de Securitate Energetica pe luna aprilie, Departamentul pentru Afaceri, Energie si Strategie Industriala (BEIS) a confirmat ca pana in 2035 dezvoltarea solara in Marea Britanie este prognozata sa creasca de cinci ori, ducand volumul total la 70 GW: aproximativ 15% din cererile proiectate ale UK (iar trendul este in crestere), potrivit McKinsey.

O problema emergenta este ce se poate face cu panourile solare odata ce ajung la finele ciclului de viata de 30 de ani. In paralel cu cresterea continua a pietei in viitor, va creste si gramada de deseuri solare. Potrivit Agentiei Internationale pentru Energie Regenerabila (IRENA), Marea Britanie va genera 30.000 de tone de deseuri solare in urmatorul deceniu. In plus, se preconizeaza ca, in anii 2030, piata va fi inundata de o crestere a panourilor inactive, atunci cand panourile solare ale mileniului vor incepe sa se clatine. IRENA estimeaza ca deseurile globale generate de panourile solare vor ajunge sa reprezinte intre 1,7 milioane si 8 milioane de tone in 2030.

In plus, se asteapta un potential blocaj in aprovizionarea cu materii prime, iar cererea de panouri ar urma sa depaseasca disponibilitatea componentelor neprelucrate.
Se creeaza astfel o presiune pe industria de reciclare a panourilor solare in sensul cresterii capacitatii de a face fata cresterii numarului de panouri inactive si in sensul sprijinirii fabricarii de panouri solare noi. In iulie, Sam Vanderhoof, expert in industria solara, a sugerat – citand datele IRENA – ca, la nivel global, doar unul din zece panouri fotovoltaice (PV) este reciclat, restul ajungand la groapa de gunoi.

Reglementare si complianta

In Marea Britanie, panourile solare sunt clasificate formal drept Echipament Electric si Elelctronic (EEE), in cadrul Categoriei dedicate 14. Ca atare, panourile fotovoltaice sunt acoperite de Reglementarile EEE pentru Deseuri (WEEE); finalul ciclului lor de viata este monitorizat, iar dezvoltarea infrastructurii solide de reciclare a panurilor solare este deja in derulare.

Producatorii de panouri solare sunt obligati sa se alature Schemei de Complianta a Producatorilor (PCS) raportand tonajele introduse pe piata si obtinand note de complianta pentru a acoperi reciclarea viitoare a acestor unitati. Ele trebuie sa marcheze, de asemenea, produsele pentru a informa utilizatorii si facilitatile de tratare cu privire la compozitia materialelor si la eliminarea corecta.
Concomitent, distribuitorii trebuie sa colecteze produsele scoase din uz. Ei trebuie sa aiba o procedura de preluare a deseurilor fotovoltaice sau sa contribuie la o schema de preluare aprobata de guvern.
Cu toate acestea, potrivit lui Scott Butler, directorul executiv al Material Focus, un ONG finantat din taxele de conformitate WEEE, exista cateva considerente distincte care vor influenta recuperarea panourilor solare: „Cand vine vorba despre panourile fotovoltaice, te-ai astepta sa existe o relatie de instalare/dezinstalare pentru gospodarii. Desi este un produs de uz casnic, nu este o sarcina cu care multi oameni se vor putea descurca singuri”.
“Imi imaginez ca dezinstalarea trebuie sa implice un profesionist autorizat pentru reteaua de curent electric… iar ei ar putea fi cheia pentru gestionarea acestor deseuri. Desi poate fi dificil pentru ca nu sunt echipati pentru a face fata deseurilor, nu este atat de greu sa devii transportator de deseuri”.
Butler noteaza ca panourile solare care se apropie acum de sfarsitul ciclului de viata s-ar putea dovedi dificil de reciclat din cauza variatiilor in productie: „In ceea ce priveste reciclarea, cred ca problema panourilor fotovoltaice va fi intelegerea compozitiei chimice, pentru ca mai ales la inceput exista o multime de amestecuri chimice diferite. Cele care vor incepe sa apara acum sunt destul de vechi, pentru ca 20 de ani inseamna un ciclu destul de lung. Asa ca cel mai probabil ne confruntam cu o lipsa de informatii care ar trebui acoperita, cu privire la cine ce pune pe piata si ce este”.

Procesele de reciclare

Procesele de reciclare pentru panouri variaza in functie de compozitia panoului solar, cel mai comun dintre acestea fiind cel pe baza de siliciu. Cunoscute pentru accesibilitatea si flexibilitatea lor, panourile solare din siliciu au avut in 2020 o cota de piata de 73,33%; filmul subtire a reprezentat 10,4%, iar panourile fabricate din alte materiale (celule sensibilizate cu colorant, sisteme fotovoltaice concentrate, hibrizi organici) au reprezentat restul de 16,3% din piata.

Dupa colectare, orice panou fotovoltaic este dificil de dezasamblat. Cadrul de aluminiu si cutia de jonctiune pot fi scoase destul de simplu; partea dificila este foaia de sticla laminata plata, care contine cantitati mici de metale feroase si neferoase, materiale plastice si material semiconductor. In ceea ce priveste solutiile de tratare, provocarea nu este una tehnica, deoarece piroliza, separarea criogenica (inghetarea) si maruntirea mecanica exista ca tehnici de separare pentru diferite materiale. Cea mai mare provocare este ca panourile fotovoltaice nu genereaza deseuri similare cu deseurile generate de ambalaje sau consumabile, cu o durata de viata scurta. De aceea, intrebarea principala este una economica: cine va investi intr-o linie de tratare care nu are nicio idee cand vor ajunge deseurile?
Panourile cu pelicula subtire implica un proces de tratare, care necesita cativa pasi aditionali pentru a recupera intr-un mod cat mai benefic pentru mediu metalul compus numit „telurura de cadmiu”.

Desi sunt o alegere mai putin populara, panourile cu pelicula subtire vin cu o utilizare mai eficienta a materialului, avand un semiconductor mai subtire si economisind costuri si carbon in timpul productiei. Aceste panouri au o performanta mai buna in conditii de luminozitate redusa si la unghiuri „extreme”, fiind utile pentru suprafete verticale si fatade.
Pentru a recupera materialele, panourile fotovoltaice cu film subtire sunt maruntite pentru a indeparta laminarea, urmand apoi ca fragmentele solide si lichide sa fie separate. Filmul este indepartat, folosind acid si peroxid, urmand apoi indepartarea materialelor interstraturilor prin vibratii, in timp ce sticla si metalul ramase sunt separate si recuperate.

Reciclarea la scara a panourilor solare

In ciuda faptului ca initiativele actuale de reciclare se afla in crestere constanta, in prezent doar 80 pana la 95% din materialele panourilor solare care ajung la reciclare sunt recuperate. Pentru a progresa in aceasta directie, compania de gestionare a deseurilor Veolia are un proiect menit sa duca reciclarea completa a panourilor solare la scara industriala, intr-un proiect in derulare finantat de EIT RawMaterials. ReProSolar dezvolta un proces extrem de eficient pentru reciclarea panourilor scoase din uz, permitand recuperarea tuturor componentelor modulelor fotovoltaice pe baza de siliciu.
Folosind tehnologia de delaminare pentru a separa celula solara de placa de sticla, procesele fizice si chimice recupereaza toate materialele, inclusiv argint pur si siliciu, fara sa distruga modulele fotovoltaice.

In parteneriat cu FLAXRES GmbH si ROSI Solar, doua companii de tehnologie care dezvolta noi metode de recuperare a materiilor prime din panourile fotovoltaice, proiectul va testa fezabilitatea la scara industriala pana la sfarsitul anului, 5.000 de tone de module fotovoltaice scoase din functiune urmand a fi procesate anual la o fabrica demonstrativa din Germania in 2024.
Comercializarea unui proces complet de reciclare este intreaga cheie pentru a face fata provocarii actuale de pe piata, aducand o aprovizionare puternica de componente de panouri fotovoltaice recuperate pentru a satisface cererea in crestere de panouri si pentru a gestiona volumele tot mai mari de deseuri de panouri solare.

Pe masura ce cererea creste, s-ar putea obtine castiguri economice considerabile din recuperarea componentelor panourilor fotovoltaice de mare valoare.
Argintul, de pilda, desi inseamna numai 0,05% din greutatea panoului, reprezinta 14% din valoarea de piata. Alte metale valoroase si recuperabile sunt aluminiul, cuprul si telurul. Potrivit Rystad Energy, desi materialele recuperate de la panourile fotovoltaice aflate la sfarsitul duratei de viata valoreaza in prezent 170 de milioane de dolari, acestea vor avea o valoare mai mare de 2,7 miliarde de dolari in 2030.

Reproiectarea panourilor solare

Pe langa inovatiile din domeniul reciclarii panourilor solare, designul panourilor este si el reimaginat, tinand cont de reutilizare. Organizatia Olandeza pentru Cercetare Stiintifica Aplicata (TNO) si-a prezentat nou-dezvoltatele panouri solare „Design for Recycling” (D4R) in decembrie 2021, fabricate cu gandul la sfarsitul ciclului de viata al acestora. Panourile au o durata testata de viata de 30 de ani si sunt proiectate pentru o dezasamblare usoara, fara a deteriora componentele.
Panourile, incapsulate cu o folie adeziva, au un mecanism de declansare integrat pentru separarea celulelor si ramelor. Procesul este unul low-energy si nu presupune elemente toxice.
Cercetarea se desfasoara in cadrul a doua proiecte, primul fiind proiectul DEREC, care a conceptualizat si testat panourile D4R la scara mica pentru a asigura demontarea lor curata dupa un ciclu de viata simulat. Proiectul PARSEC va extinde apoi tehnologia la panouri D4R de dimensiune completa pentru uz comercial si rezidential.

Desi provcarea reala pentru reciclatori sunt panourile fabricate cu aproape 30 de ani in urma, panourile D4R pot simplifica reciclarea panourilor pentru a propulsa industria inainte. Iar pe langa noile panouri, consortiul analizeaza tehnici de reciclare pentru modelele actuale de panouri solare, in vederea obtinerii de siliciu pur pentru reutilizare.

Concluzie

In mod cumulat, aceste inovatii par promitatoare in concentrarea lor pe comercializare, desi exista inca ingrijorari legate de atingerea scalei necesare, atat in ceea ce priveste panourile inactive, ca si in ceea ce priveste cererea tot mai mare de panouri noi. Insa daca eforturile de comercializare merg bine si daca planurile de fabricare a panourilor din materiale complet recuperate pot fi duse la indeplinire, industria panourilor solare are in fata o economie circulara robusta.

Sursa: https://resource.co/article/challenges-solar-panel-recycling

Foto: freepik