CABARAN KITAR SEMULA PANEL SOLAR

Sisa panel solar dijangka meningkat lebih daripada 4000 peratus dalam dekad akan datang.Adakah industri kitar semula panel solar bersedia untuk mengendalikan jumlah ini?Dengan permintaan untuk panel baharu meningkat secara eksponen dan bahan mentah yang terhad, perlumbaan diteruskan.

Panel solarkitar semula menjadi satu cabaran yang nyata.Penting kepada strategi sifar bersih UK, tenaga solar ialah pilihan yang berkekalan dan mampan untuk perniagaan dan isi rumah, dan ia berkembang pesat.

Pada 2021, UK menambah 730MW kapasiti solar baharu, menjadikan volum keseluruhan kepada 14.6GW, peningkatan 5.3 peratus daripada 2020, dan — pada suku kedua 2022 — kuasa solar menyumbang 6.4 peratus daripada jumlah penjanaan elektrik UK.Dalam Strategi Keselamatan Tenaga April, Jabatan Perniagaan, Tenaga dan Strategi Perindustrian (BEIS) mengesahkan bahawa, menjelang 2035, penggunaan solar UK dijangka meningkat lima kali ganda, menjadikan volum keseluruhan kepada 70GW: sekitar 15 peratus daripada unjuran UK (dan meningkatkan) keperluan elektrik, menurut McKinsey.

Isu yang timbul ialah perkara yang perlu dilakukan mengenai panel solar sebaik sahaja ia mencapai penghujung jangka hayat 30 tahun mereka.Memandangkan pertumbuhan pasaran terus melonjak ke masa hadapan, begitu juga timbunan sisa suria yang semakin meningkat.Menurut Agensi Tenaga Boleh Diperbaharui Antarabangsa (IRENA), UK dijangka menjana 30,000 tan sisa solar dalam dekad akan datang.Selain itu, lonjakan dalam panel yang tidak berfungsi diramalkan akan melanda pasaran pada tahun 2030-an, apabilapanel solardari milenium mula goyah.IRENA meramalkan sisa global daripada panel solar akan menjadi antara 1.7 juta dan lapan juta tan pada 2030.

Selanjutnya, potensi kesesakan dalam bekalan bahan mentah semakin ketara, dengan permintaan untuk panel ditetapkan untuk mengatasi ketersediaan komponen dara.

Tekanan semakin meningkat untuk industri kitar semula panel solar untuk meningkatkan kapasitinya untuk mengendalikan kebangkitan panel yang tidak berfungsi dan menyokong pembuatan panel solar baharu.Pada bulan Julai, Sam Vanderhoof, pakar industri suria, mencadangkan bahawa — secara global — hanya satu daripada sepuluh panel fotovoltaik (PV) dikitar semula dengan selebihnya berakhir di tapak pelupusan, sekali lagi merujuk kepada data daripada IRENA.

Peraturan & pematuhan

Di dalam UK,panel solar secara rasmi dikelaskan sebagaiElektrik dan Elektronikperalatan(EEE), di bawah Kategori 14 khusus. Oleh itu, panel PV dilindungi oleh Peraturan EEE (WEEE) Sisa;penghujung hayat mereka dipantau dan pembangunan infrastruktur kitar semula panel solar pepejal telah pun dijalankan.

Pengeluar panel solar diwajibkan untuk menyertai Skim Pematuhan Pengeluar (PCS), melaporkan tan yang diperkenalkan kepada pasaran dan mendapatkan nota pematuhan untuk menampung kitar semula masa hadapan unit tersebut.Mereka juga mesti menandakan produk untuk menasihati pengguna dan kemudahan rawatan komposisi bahan dan pelupusan yang betul.

Pada masa yang sama, pengedar mesti mengumpul produk akhir hayat.Mereka mesti mempunyai prosedur pengambilan balik untuk sisa PV atau menyumbang kepada skim pengambilan balik yang diluluskan oleh Kerajaan.

Bagaimanapun, menurut Scott Butler, Ketua Eksekutif Material Focus, sebuah NGO yang dibiayai daripada yuran pematuhan WEEE, terdapat beberapa pertimbangan tersendiri yang akan menjejaskan pemulihan panel solar: “Dengan PV anda menjangkakan akan wujud perhubungan pemasang/penyahpasang untuk isi rumah.Walaupun ia adalah produk domestik, ia bukan sesuatu yang ramai orang akan dapat mengendalikan diri mereka sendiri.

“Saya membayangkan bahawa nyahpasang perlu melibatkan profesional berdaftar untuk elektrik sesalur… dan mereka mungkin menjadi kunci untuk menguruskan [sisa] ini.Walaupun ia boleh menjadi sukar kerana mereka tidak bersedia untuk mengendalikan sisa, ia tidak begitu sukar untuk menjadi pembawa sisa.”

Butler menyatakan bahawa panel solar kini menghampiri akhir hayat mungkin terbukti mencabar untuk mengitar semula disebabkan oleh variasi dalam pembuatan: "Dari segi kitar semula, saya fikir cabaran dengan PV akan memahami kimia kerana, terutamanya pada permulaan, terdapat banyak campuran kimia yang berbeza berlaku.Barangan yang akan mula keluar sekarang sudah agak lama, 20 tahun adalah kitaran yang agak panjang.Jadi mungkin terdapat jurang maklumat yang mungkin perlu dipalamkan tentang siapa yang meletakkan apa di pasaran dan apa itu.”

Proses kitar semula

Proses kitar semula untuk panel berbeza mengikut komposisi panel solar, yang paling biasa adalah berasaskan silikon.Dikenali dengan kemampuan dan fleksibilitinya, panel solar silikon membentuk 73.3 peratus bahagian pasaran pada 2020;filem nipis menyumbang 10.4 peratus dan panel yang dihasilkan daripada bahan lain (pemeka pewarna, fotovoltaik pekat, hibrid organik) mewakili baki 16.3 peratus (Chowdhury et al, 2020).

Apabila dikumpulkan, mana-manapanel PVadalah sukar untuk dibongkar.Bingkai aluminium dan kotak simpang boleh dikeluarkan dengan cukup;bahagian yang mencabar ialah kepingan kaca rata berlamina, yang mengandungi jumlah logam ferus dan bukan ferus, plastik dan bahan semikonduktor dalam kuantiti yang rendah.Mengenai penyelesaian rawatan, cabarannya bukanlah yang teknikal, kerana pirolisis, pengasingan kriogenik (pembekuan), dan carik mekanikal wujud sebagai teknik pengasingan untuk bahan yang berbeza.Cabaran terbesar ialah panel PV tidak menghasilkan sisa yang serupa dengan sisa pembungkusan atau bahan guna guna dengan jangka hayat yang singkat.Oleh itu, persoalan utama ialah persoalan ekonomi: siapakah yang akan melabur dalam talian rawatan yang tidak tahu bila sisa akan tiba?

Panel filem nipis melibatkan proses rawatan, yang memerlukan beberapa langkah tambahan untuk memulihkan logam kompaun 'cadmium telluride' dengan baik kepada alam sekitar.Walaupun pilihan yang kurang popular, panel filem nipis mempunyai penggunaan bahan yang lebih cekap, menempatkan semikonduktor yang lebih nipis, menjimatkan kos dan karbon semasa pembuatan.Panel ini berprestasi lebih baik dalam cahaya rendah dan pada sudut 'melampau', berguna untuk permukaan menegak dan fasad.

Untuk mendapatkan semula bahan, panel PV filem nipis dicincang untuk mengeluarkan pelapis, sebelum serpihan pepejal dan cecair dipisahkan oleh skru berputar.Filem itu kemudian dikeluarkan menggunakan asid dan peroksida, diikuti dengan penyingkiran bahan interlayer dengan getaran, manakala baki kaca dan logam dipisahkan dan dipulihkan.

Kitar semula panel solar pada skala

Walaupun inisiatif kitar semula semasa berkembang dengan mantap, pada masa ini hanya 80 hingga 95 peratus daripada bahan panel solar yang berjaya dikitar semula diperolehi.Untuk memajukan ini, syarikat pengurusan sisa Veolia mengetuai projek untuk membawa kitar semula panel solar penuh pada skala perindustrian, dalam projek berterusan yang dibiayai oleh EIT RawMaterials.ReProSolar sedang membangunkan proses yang sangat cekap untuk mengitar semula panel akhir hayat, membolehkan semua komponen modul PV berasaskan silikon dipulihkan.

Menggunakan teknologi delaminasi untuk memisahkan sel solar daripada plat kaca, proses fizikal dan kimia memulihkan semua bahan, termasuk perak tulen dan silikon, tanpa memusnahkan modul PV.

Dengan kerjasama FLAXRES GmbH dan ROSI Solar, duasyarikat teknologiyang sedang membangunkan kaedah baharu untuk menuntut semula bahan mentah daripada panel PV, projek itu akan menguji kebolehlaksanaan pada skala perindustrian menjelang akhir tahun, dengan 5,000 tan modul PV yang dinyahtauliah akan diproses setiap tahun di kilang demonstrasi di Jerman pada 2024.

Mengkomersialkan proses kitar semula yang lengkap adalah kunci untuk memenuhi cabaran pasaran semasa, membawa bekalan komponen panel PV pulih yang kukuh untuk memenuhi permintaan yang melonjak untuk panel dan mengendalikan jumlah pelekap sisa panel solar.

Keuntungan ekonomi yang besar boleh diperolehi daripada memulihkan komponen panel PV bernilai tinggi apabila permintaan meningkat.Perak, sebagai contoh, manakala menyumbang 0.05 peratus daripada berat panel, membentuk 14 peratus daripada nilai pasarannya.Logam lain yang berharga dan boleh diperoleh semula termasuk aluminium, tembaga, dan telurium.Menurut Rystad Energy, walaupun bahan pulih daripada panel PV akhir hayat pada masa ini bernilai $170 juta, ia dijangka bernilai lebih daripada $2.7 bilion pada 2030.

Mereka bentuk semula panel solar

Selain inovasi dalam dunia kitar semula panel solar, reka bentuk panel juga sedang dibayangkan semula dengan mengambil kira penggunaan semula.Pertubuhan Penyelidikan Saintifik Gunaan Belanda (TNO) mendedahkan panel solar 'Design for Recycling' (D4R) mereka yang baru dibangunkan pada Disember 2021, yang dihasilkan untuk pertimbangan akhir hayat.Panel, dengan jangka hayat 30 tahun yang diuji, direka untuk mudah dibongkar tanpa merosakkan komponen.

Panel, dibungkus dengan kerajang pelekat, memegang mekanisme pencetus bersepadu untuk pengasingan sel dan bingkai.Proses ini bertenaga rendah dan tidak melibatkan unsur toksik.

Penyelidikan ini ditempatkan oleh dua projek, yang pertama ialah projek DEREC, yang mengkonseptualisasikan dan menguji panel D4R pada skala kecil untuk memastikan pembongkaran bersih mereka berikutan hayat perkhidmatan simulasi.Projek PARSEC kemudiannya akan meningkatkan teknologi kepada panel D4R bersaiz penuh untuk kegunaan komersil dan kediaman.

Walaupun ia adalah paneldikilangkanhampir 30 tahun lalu yang menimbulkan cabaran semasa kepada kitar semula, panel D4R boleh memudahkan kitar semula panel untuk memacu industri ke hadapan.Dan, sebagai tambahan kepada panel baharu, konsortium sedang menyelidik teknik kitar semula untuk model panel solar semasa, untuk mencapai pemerolehan silikon tulen untuk digunakan semula.

Kesimpulannya

Secara kumulatif, inovasi ini menunjukkan janji dalam tumpuan mereka pada pengkomersialan, walaupun kebimbangan kekal sama ada skala yang diperlukan akan dipenuhi, dengan kedua-dua volum panel yang tidak berfungsi dan permintaan untuk yang baharu meningkat.Walau bagaimanapun, jika usaha pengkomersialan berjalan lancar, dan jika rancangan untuk mengeluarkan panel daripada bahan pulih sepenuhnya boleh dihantar, industri panel solar sedang melihat kepada ekonomi bulat yang teguh.