Utylizacja paneli fotowoltaicznych – koszt i recykling

Inwestujemy w instalację fotowoltaiczną, mija 20-30 lat… i co dalej zrobić z naszymi panelami? Zastanawiają się zarówno prosumenci, jak i osoby planujące inwestycję w odnawialne źródła energii. Po tym okresie panele których sprawność spadnie wymienimy na nowe, lecz co powinniśmy zrobić ze „zużytymi” jednostkami? Ile może kosztować utylizacja paneli fotowoltaicznych? A może… ich żywot po 20-30 latach wcale się nie zakończy?! Obecna wiedza pozwala stwierdzić, że z wiekiem praca paneli nie kończy się z dnia na dzień, a po 25-30 latach jedynie obniża się ich sprawność. Producenci gwarantują, iż utrata sprawności po tym czasie nie przekroczy kilkunastu procent, natomiast kiedyś nastąpi moment gdy efektywność systemu przestanie być dla nas zadowalająca. Zarówno w Polsce, jak i na całym świecie ciągle przybywa instalacji fotowoltaicznych – czy ich utylizacja będzie stanowiła w przyszłości realny problem?

 

Utylizacja paneli fotowoltaicznych a recykling – jakie materiały jesteśmy w stanie odzyskać?

Większość elementów panelu fotowoltaicznego można poddać recyklingowi. Średnio 75% masy całego modułu stanowi szkło, a recykling szkła jest dobrze rozwiniętą branżą. Inne materiały, które łatwo poddają się recyklingowi to: rama aluminiowa, drut miedziany i elementy przyłączeniowe.

Recyklingowi możemy poddać także metale, z których zbudowany jest panel. Najcenniejszymi surowcami są srebro i miedź, które występują w niewielkich ilościach. Trudnością mogą być – o ile występują – toksyczne metale, takie jak ołów czy kadm oraz śladowe ilości pierwiastków jak: cyna, tellur, antymon, gal i ind.

W wyniku ograniczeń technologicznych nie jesteśmy w stanie odzyskać z modułów PV krzemu o  bardzo dużej czystości. Krzem klasy metalurgicznej, o czystości około 99%, kosztuje około 4 dolarów za kilogram. Z kolei krzem klasy fotowoltaicznej ma minimalną czystość 99,9999%, znaną jako „sześć dziewiątek” (lub czystość 6N), i kosztuje co najmniej osiem razy więcej. Obecnie krzem odzyskany z panelu ma czystość 98%, co jest dalekie od standardu 6N [1].

Omawiając utylizację/recykling paneli fotowoltaicznych nie należy zapominać o pozostałych elementach instalacji jak np. falowniki, elementy konstrukcyjne i magazyny energii. Falowniki nie tracą swojej sprawności przez lata, jak panele, ale jeśli ulegną uszkodzeniu mogą być poddawane recyklingowi wraz z innymi odpadami elektronicznymi. Elementy konstrukcyjne odkupi od nas punkt skupu złomu, zaś systemy magazynowania energii adekwatnie skup akumulatorów.

Przebieg procesu utylizacji modułów fotowoltaicznych

W zależności od typu modułu i materiałów, z których został wykonany możemy wyróżnić wiele metod recyklingu. Niemniej, najczęściej proces ten przebiega w 3 krokach:

1. Usunięcie ramy i skrzynki przyłączeniowej;
2. Oddzielenie szkła i płytki krzemowej poprzez procesy termiczne, mechaniczne lub chemiczne;
3. Oddzielenie i oczyszczenie ogniw krzemowych oraz metali (np. srebra, cyny, ołowiu, miedzi) za pomocą technik chemicznych i elektrycznych.

Recykling paneli słonecznych to nowa, szybko rozwijająca się branża. Naukowcy i inżynierowie z całego świata prowadzą badania mające na celu optymalizację i automatyzację procesu – odzyskanie z panelu jak największej ilości cennych materiałów, maksymalizując przy tym opłacalność procesu[3].

 

Koszt utylizacji paneli fotowoltaicznych

Koszt utylizacji paneli słonecznych leży po stronie właściciela instalacji fotowoltaicznej. Ile wynosi?  Jak podaje jedno ze źródeł szacunkowy średni koszt utylizacji paneli fotowoltaicznych wynosi 1,5 zł/kg. Należy uwzględnić przy tym koszty transportu oraz demontażu. W przypadku korzystania z usług firmy zewnętrznej transport będzie kosztował około 2,5 zł/km [4].

Ze względu na „młody wiek” instalacji PV w naszym kraju, utylizacja paneli fotowoltaicznych będzie stanowiła dla Polaków realny problem prawdopodobnie dopiero po 2040 roku. Do tego czasu zmianie mogą ulec zarówno metody recyklingu, jak i przepisy i regulacje nałożone zarówno przez państwo, jak i Unię Europejską.

Obecnie recykling paneli fotowoltaicznych to nisza, a klientów na takie usługi nie jest dużo. W przyszłości pojawi się wiele nowych firm specjalizujących się w tej branży. Ze względu na „niepewne jutro” rozsądnym wydaje się poczekać, aż rynek sam zareaguje na pojawiające się zapotrzebowanie.

 

 

Ponowne wykorzystanie paneli słonecznych

Może nadejdzie taki dzień, w którym zdecydujemy się wymienić nasze panele słoneczne. Nie dlatego, że są zepsute, tylko dlatego, że zauważymy znaczny spadek wydajności lub zmieni się nasze zapotrzebowanie na prąd. Takie panele nie powinny trafić na wysypisko ani do utylizacji. Można je odsprzedać, ponownie wykorzystać lub poddać procesowi renowacji. Nie możemy podłączyć modułów po renowacji do sieci elektrycznej, ale mogą przysłużyć się do ładowania magazynu energii. Niemniej, istnieje wiele innych, korzystnych sposobów ponownego wykorzystania paneli słonecznych jak stacje ładowania samochodów elektrycznych lub rowerów.

 

Korzyści wynikające z utylizacji/recyklingu paneli fotowoltaicznych

Wiemy już, że panele słoneczne mogą być poddawane recyklingowi i jak ten proces przebiega. Pojawia się pytanie – jakie inne korzyści przyniesie to gospodarce? Jaki wpływ na środowisko ma fotowoltaika? Pierwszym krokiem do zarządzania utylizacją/recyklingiem dużych ilości modułów fotowoltaicznych będzie stworzenie odpowiedniej infrastruktury. Nowa infrastruktura niesie za sobą nowe możliwości.

Recykling fotowoltaiki nie tylko stworzy więcej „zielonych” miejsc pracy, ale także szacuje się, że przyniesie około kilkadziesiąt miliardów złotych wartości możliwej do odzyskania do 2050 roku [5]. Ten napływ umożliwi wyprodukowanie 2 miliardów nowych paneli bez konieczności inwestowania w surowce, co przekłada się na około 630 GW zielonej energii!

 

Na poniższej interaktywnej mapie można sprawdzić, które kraje produkują najwięcej „odpadów” z paneli słonecznych:

Dzięki licznym dofinansowaniom, a także zmieniającym się cenom energii elektrycznej korzystanie z energii odnawialnej staje się coraz bardziej opłacalne, skutkiem czego coraz więcej gospodarstw domowych i firm decyduje się na inwestycję w źródła odnawialne, a w szczególności w instalacje fotowoltaiczne. W przyszłości przełoży się to na rosnące zapotrzebowanie w sektorze recyklingu paneli słonecznych.

 

Bezodpadowy recykling paneli fotowoltaicznych w Łodzi

W odpowiedzi na rosnące wyzwania związane z utylizacją zużytych paneli fotowoltaicznych, polska firma 2loop Tech S.A., we współpracy z naukowcami z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, opracowała innowacyjną technologię pełnego, bezodpadowego recyklingu paneli fotowoltaicznych oraz innych urządzeń OZE.

W Łodzi powstaje pierwszy w Polsce zakład w pełni poświęcony recyklingowi OZE, który docelowo ma przetwarzać do 8 tys. ton paneli rocznie. Obecnie firma 2loop Tech posiada decyzję środowiskową na przetwarzanie do 2 tys. ton rocznie, co może przynieść przychód około 7 mln zł.

W łódzkim zakładzie 2loop Tech wdraża zaawansowane rozwiązania AIoT (Artificial Intelligence of Things), które mają pozwalać na automatyczne rozpoznawanie typów paneli, zdalne sterowanie procesami przetwarzania i maksymalizację odzysku surowców. Firma informuje, że system monitorowania i analizy danych umożliwia śledzenie w czasie rzeczywistym efektywności recyklingu, optymalizowanie procesów i minimalizację strat surowcowych .

W ciągu roku od uruchomienia instalacji opartej na AIoT firma planuje rozszerzenie działalności czterokrotnie. Ma ona osiągnąć 8 tys. ton, a przychody – 28 mln zł rocznie. Ponadto 2loop Tech planuje w przyszłości recykling również sprowadzanych do Polski zużytych modułów z Niemiec, Czech i innych krajów UE. Jak podkreśla firma, jeśli projekt się powiedzie, Łódź może stać się ważnym hubem recyklingu instalacji OZE.

Inwestycja ta wpisuje się w szerszy kontekst europejskich działań na rzecz gospodarki obiegu zamkniętego. Według raportu Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej, do 2050 roku w krajach UE-27 skumulowana ilość odpadów z paneli fotowoltaicznych może osiągnąć od 21 do 35 mln ton .

Dzięki takim inicjatywom jak zakład 2loop Tech w Łodzi, Polska ma szansę stać się liderem w dziedzinie zrównoważonego recyklingu OZE, łącząc innowacyjność z odpowiedzialnością środowiskową.

 

Recykling i utylizacja paneli fotowoltaicznych na świecie

W miarę jak świat coraz bardziej angażuje się w transformację energetyczną i przechodzi na energię odnawialną, kwestia utylizacji starych i zużytych paneli fotowoltaicznych staje się coraz bardziej istotna. Różne kraje i regiony świata rozwijają różnorodne metody i praktyki, aby efektywnie zarządzać końcem życia tych produktów.

Europa

W Europie, dzięki dyrektywie WEEE, recykling paneli fotowoltaicznych jest ściśle regulowany. Kraje takie jak Niemcy, Francja, czy Włochy, mają już zaawansowane systemy recyklingu. Na przykład, w Niemczech działają specjalne zakłady, które są w stanie odzyskać do 95% materiałów z paneli. Wiele z tych krajów również stawia na rozwój technologii recyklingu, aby zwiększyć efektywność procesu i minimalizować odpady.

Stany Zjednoczone

W USA, mimo braku federalnych przepisów dotyczących recyklingu paneli fotowoltaicznych, niektóre stany, jak Kalifornia, wprowadziły własne regulacje. Organizacje branżowe, takie jak Solar Energy Industries Association (SEIA), również pracują nad standardami i praktykami recyklingu. W stanie Waszyngton, na przykład, uchwalono prawo wymagające od producentów paneli fotowoltaicznych tworzenia planów recyklingu.

Azja

W Azji, kraje takie jak Chiny i Japonia, intensywnie inwestują w rozwój technologii recyklingu. Chiny, będące największym producentem paneli fotowoltaicznych na świecie, stają przed wyzwaniem zarządzania ogromną ilością zużytych paneli. Japonia, z kolei, koncentruje się na rozwijaniu efektywnych metod recyklingu, aby sprostać wyzwaniom wynikającym z Fukushimy i przestawienia się na energię słoneczną.

Australia

W Australii, choć rynek recyklingu paneli jest wciąż w fazie rozwoju, rośnie świadomość potrzeby odpowiedzialnego zarządzania zużytymi panelami. Rząd australijski oraz lokalne instytucje badawcze pracują nad opracowaniem skuteczniejszych metod recyklingu oraz strategii edukacyjnych mających na celu podnoszenie świadomości społecznej na temat recyklingu paneli fotowoltaicznych.

Afryka

W Afryce, gdzie rynek energii słonecznej jest w fazie wzrostu, kwestie recyklingu paneli fotowoltaicznych są jeszcze na początkowym etapie rozwoju. Niektóre kraje, takie jak Południowa Afryka, rozpoczynają rozważania na temat przyszłych strategii recyklingu, mając na uwadze rosnące zainteresowanie energią słoneczną.

Ameryka Łacińska

W Ameryce Łacińskiej, pomimo rosnącej popularności energii słonecznej, recykling paneli fotowoltaicznych jest nadal w powijakach. Kraje takie jak Brazylia czy Chile, które inwestują w energię słoneczną, zaczynają rozważać potrzebę opracowania systemów recyklingu, aby zarządzać przyszłymi odpadami paneli fotowoltaicznych.

Wnioski

Globalne praktyki w zakresie recyklingu paneli fotowoltaicznych różnią się znacznie w zależności od regionu. Od zaawansowanych technologii w Europie, poprzez rozwijające się systemy w USA i Azji, po początkowe etapy w Afryce i Ameryce Łacińskiej, świat stopniowo przygotowuje się do wyzwań związanych z końcem życia rosnącej liczby paneli fotowoltaicznych. Kluczowe dla przyszłości tego sektora będzie dalsze inwestowanie w badania i rozwój technologii recyklingu, a także wdrażanie efektywnych przepisów regulujących tę dziedzinę.

 

Przyszłość recyklingu modułów PV

Od zaawansowanych metod recyklingu po zmieniające się regulacje i polityki, przyszłość recyklingu modułów PV jest zarówno obiecująca, jak i niezbędna dla dalszego rozwoju zrównoważonych źródeł energii. Co przyniesie przyszłość w przypadku recyklingu paneli fotowoltaicznych?

Innowacje w technologiach recyklingu

1. Zaawansowane metody rozdzielania: Badania skupiają się na rozwijaniu bardziej wydajnych metod rozdzielania komponentów paneli, takich jak nowe techniki chemiczne i termiczne, które zwiększają ilość odzyskiwanych materiałów oraz ich jakość.
2. Recykling nanomateriałów: W miarę rozwoju paneli fotowoltaicznych wykorzystujących nanotechnologie, pojawiają się nowe wyzwania w recyklingu tych zaawansowanych materiałów. Badania koncentrują się na bezpiecznym i efektywnym odzyskiwaniu nanomateriałów.

Zrównoważony rozwój i Recykling

1. Projektowanie z myślą o recyklingu: Nowe pokolenia paneli fotowoltaicznych są projektowane z myślą o łatwiejszym recyklingu na końcu ich żywotności. Obejmuje to użycie mniej toksycznych materiałów oraz uproszczenie procesów rozbiórki.
2. Energia odnawialna w procesie recyklingu: Istnieje tendencja do wykorzystywania odnawialnych źródeł energii w procesie recyklingu, co zmniejsza ślad węglowy całego cyklu życia paneli fotowoltaicznych.

Polityka i Regulacje

1. Zaostrzenie przepisów: Możemy oczekiwać, że przepisy dotyczące utylizacji paneli fotowoltaicznych będą się zaostrzać, co wymusi na producentach większą odpowiedzialność za cykl życia ich produktów.
2. Międzynarodowa współpraca: Wzrost międzynarodowej współpracy w zakresie standardów recyklingu może prowadzić do bardziej jednolitych i efektywnych praktyk na całym świecie.

Wyzwania i Perspektywy

1. Zarządzanie dużej skali: W miarę wygasania coraz większej liczby paneli, sektor będzie musiał sprostać wyzwaniu recyklingu na dużą skalę.
2. Świadomość i edukacja: Zwiększanie świadomości społecznej i edukacji na temat recyklingu paneli fotowoltaicznych będzie kluczowe dla efektywnego zarządzania odpadami.

Inwestycje i Rynki

1. Wzrost inwestycji: Możemy spodziewać się wzrostu inwestycji w sektor recyklingu paneli fotowoltaicznych, zarówno ze strony sektora publicznego, jak i prywatnego.
2. Nowe rynki: Pojawiające się rynki, szczególnie w krajach rozwijających się, mogą oferować nowe możliwości dla rozwoju technologii recyklingu.

 

 

Źródła:

https://cen.acs.org/environment/recycling/Solar-panels-face-recycling-challenge-photovoltaic-waste/100/i18

https://www.brewa.pl/media/strefa%20wiedzy/utylizacja%20paneli/slide-recycling-1024×379.jpg

https://www.epa.gov/hw/solar-panel-recycling

https://kobo-energy.pl/ile-kosztuje-utylizacja-paneli-fotowoltaicznych/

https://www.greenmatch.co.uk/blog/2017/10/the-opportunities-of-solar-panel-recycling

https://www.greenmatch.co.uk/blog/2017/10/the-opportunities-of-solar-panel-recycling