Információ

A napelemek mérgező szemétproblémává válnak

A napelemek mérgező szemétproblémává válnak

A napelemek egyre fontosabb megújuló energiaforrások, amelyek alapvető szerepet játszanak az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. Ezenkívül komplex technológiák, amelyek életük végén nagy, terjedelmes e-hulladékká válnak, és jelenleg a világ nagy részének nincs terve ezzel foglalkozni.

De hamarosan ki kell dolgoznunk egyet, mert jön a felesleges napenergia-hulladék. 2050-re a Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség előrejelzése szerint akár 78 millió metrikus tonna napelem is elérheti élettartamának végét, és hogy a világ évente mintegy 6 millió metrikus tonna új napenergia-hulladékot termel. Míg a legújabb szám az emberiség által évente előállított összes e-hulladék kis hányada, a szokásos elektronikus újrafeldolgozási módszerek nem elegendőek a napelemekhez. A legértékesebb anyagok - köztük az ezüst és a szilícium - visszanyeréséhez egyedi újrahasznosítási megoldásokra van szükség. És ha nem dolgozunk ki olyan megoldásokat a széles körű elfogadásukat támogató politikák mellett, akkor már tudjuk, mi fog történni.

"Ha nem hajtjuk végre az újrafeldolgozást, sok modul hulladéklerakóba kerül" - mondta Meng Tao, az Arizonai Állami Egyetem napelemkutatója, aki nemrégiben egy áttekintő cikket írt a szilícium napelemek újrafeldolgozásáról, amely 95 a napenergia piacának százaléka.

A napelemeket fotovoltaikus (PV) cellák alkotják, amelyek a napfényt elektromossággá alakítják. Amikor ezek a panelek hulladéklerakókba kerülnek, értékes erőforrásokat pazarolnak el. Mivel a napelemek mérgező anyagokat, például ólmot tartalmaznak, amelyek lebomlásuk során ki tudnak mosódni, a hulladéklerakók új környezeti veszélyeket is jelentenek.

A legtöbb napenergia-gyártó azt állítja, hogy paneljeik körülbelül 25 évig fognak élni, és a világ csak a 2000-es évek elején kezdte el széleskörűen felhasználni a napenergiát. Ennek eredményeként ma számosat leszerelnek. meglehetősen kis mennyiségű napelem. Jan Clyncke igazgató szerint a PV CYCLE, a napelemek hasznosításával és újrahasznosításával foglalkozó nonprofit szervezet évente több ezer tonna napenergia-hulladékot gyűjt az Európai Unió egész területén. Ez az adat tartalmazza a hasznos élettartamának végét elérő napelemeket, de azokat is, amelyeket korán kivontak a forgalomból, mert viharban megrongálódtak, valamilyen gyártói hibát szenvedtek, vagy újabb modellre cserélték őket, és hatékony.

Amikor a napelemek ma elérik életük végét, néhány lehetséges sorssal kell szembenézniük. Az uniós jogszabályok értelmében a gyártóknak gondoskodniuk kell napelemeik megfelelő újrahasznosításáról. Japánban, Indiában és Ausztráliában folyamatban vannak az újrafeldolgozási követelmények. Az Egyesült Államokban ez a vadnyugat: Washington állam törvényének kivételével az USA-nak nincs napenergia-újrahasznosítási megbízása. Az ipar által vezetett önkéntes újrafeldolgozási erőfeszítések korlátozottak. "Jelenleg egészen biztosak vagyunk abban, hogy az újrahasznosított napelemek száma 10 százalék körül van" - mondta Sam Vanderhoof, a Recycle PV Solar vezérigazgatója, az egyetlen amerikai vállalat, amely a fotovoltaikus újrahasznosítással foglalkozik. A többi szerinte hulladéklerakókba kerül, vagy külföldre exportálják újrafelhasználásra a gyenge környezetvédelemmel rendelkező fejlődő országokban.

Még akkor is, ha újrahasznosítás történik, sok a fejlődés lehetősége. A napelem lényegében egy elektronikus szendvics. A töltőanyag vékony kristályos szilícium cellák, amelyeket mindkét oldalon polimer és üveglemezek izolálnak és védenek. Mindent egy alumínium keretben tartanak. A panel hátsó részén egy elosztódoboz réz vezetékeket tartalmaz, amelyek a keletkező villamos energiát csatornázzák.

Az újrafeldolgozók gyakran eltávolítják a panel keretet és annak csatlakozódobozát az alumínium és a réz visszanyerése érdekében, majd felaprítják a modul többi részét, beleértve az üveget, polimereket és szilícium cellákat, amelyek ezüst elektródával vannak bevonva. ónral és ólommal vannak forrasztva. (Mivel a keverék tömegének túlnyomó része üveg, a keletkező terméket tisztátlan, összetört üvegnek tekintjük.) Tao és munkatársai becslései szerint egy újrahasznosító, aki szétszereli a szokásos 60 cellás szilíciumpanelt, körülbelül 3 dollárt kaphat a visszanyert anyagért: alumíniumért, rézért és üvegért. Eközben Vanderhoof azt mondja, hogy a panel újrafeldolgozásának költsége az Egyesült Államokban 12 és 25 dollár között mozog, a szállítási költségek után, ami "gyakran megegyezik az újrahasznosítás költségével". Ugyanakkor azokban az államokban, amelyek ezt lehetővé teszik, "úgy gondoljuk, hogy az Egyesült Államokban az újrahasznosítás nagy vakfoltja, hogy a költségek messze meghaladják a bevételt" - mondta Meng. "10: 1 arányú nagyságrendű."

Ha a napelem legértékesebb elemeit, nevezetesen a szilíciumot és az ezüstöt, hatékonyan lehetne elválasztani és megtisztítani, ez javíthatja a költség-bevételt. Kis számú dedikált napelemes újrahasznosító próbálkozik ezzel.

A Veolia, amely a világ egyetlen kereskedelmi méretű fotovoltaikus szilícium-újrafeldolgozó üzemét működteti, a paneleket köszörüli és aprítja, majd optikai módszerrel visszanyeri az alacsony tisztaságú szilíciumot. Vanderhoof szerint a Recycle PV Solar kezdetben "hőkezelési és golyósmalom-eljárást" alkalmazott, amely a panelben lévő anyagok több mint 90 százalékát képes visszanyerni, beleértve az ezüstöt és az alacsony tisztaságú szilíciumot. De a vállalat nemrégiben kapott néhány új eszközt európai partnereitől, amelyek "több mint 95 százalékos hasznosítást képesek végrehajtani" - mondta, miközben a visszanyert anyagokat sokkal jobban elválasztotta.

Néhány PV-kutató ennél is jobban akar tenni. Egy másik, nemrégiben készült áttekintő cikkben a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium tudósai által vezetett csoport új újrahasznosítási eljárások kidolgozását szorgalmazza, ahol minden fémet és ásványi anyagot nagy tisztasággal hasznosítanak, azzal a céllal, hogy az újrahasznosítás a leggazdaságosabb legyen. életképes és a lehető legelőnyösebb a környezet számára. Amint azt a tanulmány vezető szerzője, Garvin Heath kifejti, az ilyen folyamatok magukban foglalhatják az üveg és a szilícium cellák elválasztására szolgáló hő- vagy kémiai kezeléseket, majd más kémiai vagy elektromos technikák alkalmazását a szilícium és a különféle anyagok elválasztására és tisztítására. fémfémek.

"Amit kérünk, az az, amit nagy értékű integrált újrafeldolgozó rendszernek hívunk" - mondta Heath a Gristnek. „A magas érték azt jelenti, hogy vissza akarjuk szerezni az összes alkotó anyagot, amelynek értéke van ezekből a modulokból. Az integrált olyan újrafeldolgozási folyamatra utal, amely mindezen anyagok után járhat, és nem kell egyik újrahasznosítótól a másikig lépkednie ”.

A jobb újrafeldolgozási módszerek kidolgozása mellett a napenergia-iparnak el kell gondolkodnia azon, hogy miként lehetne újra felhasználni a paneleket, mivel a használt napelemek valószínűleg magasabb árat fognak megadni, mint a bennük lévő fémek és ásványi anyagok az újrafelhasználás általában kevesebb energiát igényel, mint az újrafeldolgozás). Az újrahasznosításhoz hasonlóan az EU is ebben az élen jár: az Európai Bizottság a napenergia-ipar körkörös üzleti modell programjával egy sor demonstrációs projektet finanszíroz, amely bemutatja, hogyan lehet őket újrafelhasználni. tetőtéri napelemek és szolárfarmok, még Berlinben az elektromos kerékpár-töltő állomások és a belgiumi házkomplexumok működtetésére.

Az újrahasznosított PV Solar újraminősíti és továbbértékesíti a kapott sértetlen paneleket is, ami Vanderhoof szerint hozzájárul az újrahasznosítás költségeinek ellensúlyozásához. Őt és Taót azonban aggasztja, hogy több amerikai újrahasznosító használt, minőségellenőrzésű napelemeket ad el külföldön a fejlődő országoknak. "És ezekben az országokban általában nincsenek előírások az e-hulladékra vonatkozóan" - mondta Tao. - Tehát végül egy szegény országra vetíti a problémáját.

A napenergia-újrafeldolgozó ipar fenntartható növekedése érdekében végső soron támogató politikákra és előírásokra lesz szüksége. Az EU modellje, amely szerint a gyártók finanszírozzák a napelemek hasznosítását és újrafeldolgozását, jó lehet az Egyesült Államok számára. Mielőtt azonban ez megtörténne, az amerikai törvényhozóknak fel kell ismerniük, hogy a probléma létezik és csak növekszik, ezért Vanderhoof sok időt tölt el oktatásukkal.

"Szembe kell néznünk azzal a ténnyel, hogy a napelemek idővel meghibásodnak, és nagyon sok van belőlük" - mondta. „És mit tegyünk, amikor elkezdenek kudarcot vallani? Nem helyes ezt a felelősséget a fogyasztóra hárítani, és most tartunk.


Videó: Mit gondolj át napelemes rendszer telepítése előtt? (Szeptember 2021).