Recykling paneli fotowoltaicznych – nowe wyzwanie dla świata

Rok 2000 z wielu powodów uznawaliśmy za wyjątkowy. Dla rozwoju systemu odnawialnych źródeł energii był przełomem w zakresie zastosowania technologii produkcji energii za pomocą paneli fotowoltaicznych. Lawinowy przyrost liczby instalacji wywołał dyskusję na temat recyklingu ogniw w przyszłości. Jak obecnie ten problem jest rozwiązywany na świecie i w Polsce?

Fotowoltaika w liczbach

W każdym kolejnym roku ilość produkowanych i instalowanych ogniw wzrasta o ok. 40% w stosunku do roku poprzedniego. Boom panelowy trwa nadal – do roku 2050 panele wytworzą energię rzędu 4500 GW. Obecnie fotowoltaiczną produkcję mocy szacuje się na ok. 500 GW, co zaspokaja 2,2 % zapotrzebowania światowego.

Producenci ogniw szacują ich żywotność na ok. 25 – 30 lat. Po 10 latach pracy ogniwa jego sprawność spada do ok. 90%, a po 25 latach do 85%. Mamy rok 2020, czyli na składach elektrośmieci zaczyna przybywać fotowoltaiki z początki wieku.

Zobacz również: Spadek wydajności paneli fotowoltaicznych

Panele fotowoltaiczne – rodzaje

Podziału paneli dokonuje się ze względu na rodzaj krzemu użytego do produkcji modułów:
• Panele monokrystaliczne, popularnie nazywane czarnymi zbudowane są z krzemu w postaci pojedynczych kryształów, szkła, aluminium oraz plastiku. Ten rodzaj paneli ma najlepsze parametry jeśli chodzi o pozyskiwanie energii.
• Ogniwa polikrystaliczne w modułach łączą wiele kryształów krzemu. Nazywane niebieskimi sprawdzają się w warunkach gorszego nasłonecznienia – są bardzo popularne w Polsce. Mimo, że mają mniejszą wydajność od paneli monokrystalicznych ich wielką zaletą jest korzystna cena.
• Panele fotowoltaiczne cienkowarstwowe z krzemu amorficznego – krzem amorficzny nie przybrał postaci kryształów; taki niewykrystalizowany krzem nanoszony jest warstwowo na tafle szklane; panele cienkowarstwowe mają najniższą sprawność, ale są tanie, bardzo lekkie, elastyczne – można je instalować na ścianach budynków; w tego typu panelach stosuje się obok krzemu inne cenne pierwiastki: ind, miedź, gal, selen, tellur, kadm.

Zobacz również: Nachylenie paneli fotowoltaicznych

Recykling paneli fotowoltaicznych

Utylizacja paneli fotowoltaicznych jest problemem podejmowanym głównie przez ekologów, których niepokoi przyrost odpadów elektronicznych. Niektórzy z nich próbują ostrzegać przed szkodliwością paneli. Nic bardziej mylnego. Odpady z fotowoltaiki są chyba najmniejszym zagrożeniem dla środowiska w porównaniu z innymi elektorśmieciami. Warto przy tym dodać, że w procesie recyklingu można odzyskać niemal 100% materiałów użytych do produkcji ogniwa. Utylizacja paneli fotowoltaicznych jawi się więc jako poważny aspekt gospodarczy – odzyskiwanie cennych metali i innych składowych ogniw to oszczędność zasobów ziemskich i zysk ekonomiczny.

W świetle prawa UE panele zaliczane są do elektrośmieci. Regulacje prawne w tym zakresie zawiera dyrektywa WEEE 2 z roku 2012.

Utylizacja fotowoltaiki w praktyce

Jako pierwsi w świecie zakład utylizacji ogniw uruchomili w 2018 roku Francuzi. W chwili otwarcia wydajność zakładu pokrywała krajowe potrzeby na ten rodzaj usług. Firma PV Cycle – współwłaściciel zakładu opracowała także technologię recyklingu paneli.

Ze względu na różnicę w budowie fotowoltaika utylizowana jest na różne sposoby.

1.Recykling paneli z modułami krzemowymi mono lub polikrystalicznymi
Początkiem procesu utylizacji jest precyzyjne rozdzielenie poszczególnych elementów ogniwa. Najpierw oddziela się szkło od aluminium. Szkło w ok. 95% nadaje się do ponownego wykorzystania. Podobnie metal. Teraz kolej na ogniwa krzemowe. W piecach poddaje się je działaniom temperatury ok. 500 stopni Celsjusza, aby odparował plastik. Odporny na działanie temperatur krzem pozostaje i jest odzyskiwany w ok. 80%. Jeśli ogniwo nie jest zbyt mocno zniszczone poddaje się je działaniu kwasów – po wytrawieniu nadaje się ponownie do użytku. Zniszczone i uszkodzone ogniwa krzemowe przetapia się nadając im formę wafli, a następnie wykorzystuje do budowy nowych urządzeń. Warto wiedzieć, że ciepło wytwarzane w procesie odparowywania plastiku czy przetapiania krzemu jest częściowo odzyskiwane i wykorzystywane w procesach technologicznych w zakładzie utylizacji.

2. Recykling fotowoltaiki z cienkowarstwowymi modułami
W przeciwieństwie do procesu opisanego powyżej tu precyzja przy oddzielaniu składowych nie jest potrzebna – przeciwnie, panel jest rozdrabniany w niszczarkach na drobinki o średnicy kilku milimetrów. Szklany laminat odpada – szkło w ponad 90% jest odzyskiwane. To co pozostaje to cześć metalowa w postaci stałej oraz ciekłej. Dzięki urządzeniom przypominającym wirówki odseparowuje się metal płynny od tego w formie stałej. Odzyskane metale oczyszcza się i przekazuje do ponownego wykorzystania.

Utylizacja paneli fotowoltaicznych po polsku

Ze względu na stosunkowo niewielką ilość instalacji fotowoltaicznych w Polsce kwestia utylizacji zużytych paneli jeszcze nie jest problemem, choć niektórzy bardziej przewidujący ekonomiści czy ekolodzy próbują podnosić ten aspekt. Jak więc bezpiecznie pozbyć się niesprawnej fotowoltaiki? Tak jak inne elektrośmieci należy dostarczyć panele do punktów zbiórki selektywnej.
Zgodnie z sugestią dyrektywy unijnej utylizacja paneli powinna być obowiązkiem producenta – czy tak jest, trudno ocenić, ponieważ nikt tego nie monitoruje. Póki co uszkodzony czy zużyty panel jest problemem właściciela – odrębnych skupów czy składowisk dla paneli nie ma, choć w ogłoszeniach coraz częściej pojawia się treść: „Skupuję panele słoneczne”.

Perspektywy recyklingu fotowoltaiki

Pierwsze zakłady we Francji oraz innych krajach już działają. Gdyby nie wsparcie z kasy unijnej czy państwowej nie byłyby one rentowne. Jednak na odzyskiwanie surowców należy patrzeć nie tylko przez pryzmat zysków finansowych, ale głównie w kontekście stanu środowiska naturalnego. Z obliczeń brytyjskich specjalistów wynika, że do roku 2050 zostanie odzyskane ok. 11 miliardów funtów zainwestowanych w fotowoltaikę. Za te pieniądze można wyprodukować 2 miliardy nowych paneli bez konieczności naruszania zasobów ziemskich. Te ogromne ilości ogniw dadzą pracę tysiącom ludzi i energię rzędu 630 GW.