Borowa: Drugie życie paneli fotowoltaicznych, czyli recykling OZE

8 marca 2021, 07:30 Energetyka
Greenpeace panele
Greenpeace montuje panele na dachu słupskiej szkoły

Z roku na rok w polskim sektorze OZE dynamicznie wzrasta udział fotowoltaiki. Moc zainstalowana PV w Polsce na koniec grudnia 2020 roku wynosiła ponad 3,9 GW, co oznacza wzrost o 259 procent w stosunku do grudnia 2019 roku. Razem z rosnącą popularnością fotowoltaiki pojawia się szereg pytań. Jak długo instalacje PV są wydajne i opłacalne? W jaki sposób możemy wydłużyć ten czas? Co z panelami, które nie są już zdatne do użytku? Czy można poddać je recyklingowi? Czy może fotowoltaika – teoretycznie przyjazna dla środowiska – jest źródłem olbrzymich ilości odpadów, które zanieczyszczają świat? – zastanawia się Olimpia Borowa ze Studenckiego Koła Naukowego Energetyki w Szkole Głównej Handlowej, partnera BiznesAlert.pl.

Żywotność i funkcjonalność paneli fotowoltaicznych

Jeszcze kilkanaście lat temu fotowoltaika nie cieszyła się dużą popularnością. Technologie wtedy panujące sprawiały, że żywotność paneli była krótsza niż czas ich pracy, w którym zwróciłby się koszt wykonania instalacji. Zwyczajnie były nieopłacalne. Z biegiem czasu tworzono nowe rozwiązania umożliwiające wydłużenie czasu prawidłowej funkcjonalności paneli fotowoltaicznych. Obecnie większość z nich jest objęta przez producenta 25-letnią gwarancją, co nie oznacza, że po tym okresie układ przestaje działać. Według przewidywań wysokiej jakości panele fotowoltaiczne są w stanie pracować nawet 40-50 lat. Jednak, im dłuższy jest czas eksploatacji, tym instalacje PV zaczynają stawać się mniej funkcjonalne. Większość producentów zakłada, że po okresie gwarancyjnym wydajność standardowych paneli fotowoltaicznych powinna być wyższa od 80 procent wartości początkowej. 

Warto również wspomnieć o negatywnym wpływie ekstremalnych warunków atmosferycznych na czas działania instalacji PV. Skrajne zjawiska pogodowe, na przykład gradobicie, mogą uszkodzić panele, skutkując skróconym czasem ich funkcjonalności lub całkowitym zniszczeniem. W Polsce takie awarie nie występują często z powodu położenia w umiarkowanej strefie klimatycznej, a co za tym idzie epizodyczności występowania nadzwyczajnych zjawisk atmosferycznych.

Należy zaznaczyć, że instalacja fotowoltaiczna to nie tylko panele, ale również niezbędne do prawidłowej pracy układu – falowniki, które zmieniają prąd stały na przemienny. Ze względu na intensywność działania, czas eksploatacji falowników jest krótszy, a okres gwarancji to najczęściej 10 lat. 

Na żywotność instalacji fotowoltaicznej duży wpływ ma także jej właściciel. Regularne kontrole układu PV, monitorowanie stanu paneli oraz sprawdzanie okablowania może wyeliminować powstawanie strat produkowanej energii.

Proces recyklingu paneli fotowoltaicznych

Najpopularniejsze moduły fotowoltaiczne występujące w instalacjach PV są krzemowe i cienkowarstwowe. Składają się one z mieszaniny krzemu, szkła, plastiku i miedzi. Ze względu na różnice w budowie proces ich recyklingu przebiega w sposób zróżnicowany.

Recykling modułów krzemowych polega na oddzieleniu części aluminiowych (ram i okablowania) od części szklanych, które potem trafiają do mielenia i za pomocą zaawansowanych urządzeń są rozkładane na czynniki pierwsze (szkło, krzem, miedź, plastik). Taki proces może owocować odzyskiem nawet 95% użytecznych materiałów. Innym rozwiązaniem może być wykorzystanie wysokiej temperatury, która pozwala na usunięcie plastiku z części szklanej. W ten sposób odzyskuje się część ogniwa krzemowego wykorzystywanego do produkcji nowych modułów.

Recykling modułów cienkowarstwowych przebiega inaczej. Pierwszym etapem jest umieszczenie modułów w całości w niszczarce rozdrabniającej elementy panelu. W rezultacie szklana część pęka i da się ją łatwo usunąć. Pozostałe elementy oddziela się od siebie poprzez wprawienie ich w ruch obrotowy, a potem oczyszcza i poddaje dalszej obróbce. Dla tego procesu recyklingu odzysk szkła wynosi około 90 procent. 

Warto podkreślić, że oba opisane wyżej mechanizmy zawierają w sobie szereg procesów chemicznych, mechanicznych i termicznych, a co za tym idzie są czasochłonne i skomplikowane, przyczyniając się do trudności rozwoju technologii recyklingu PV. 

Pierwszy zakład recyklingu fotowoltaiki w Europie

Pierwszy zakład w Europie, zajmujący się recyklingiem instalacji fotowoltaicznych, powstał w 2018 roku w Rousset (Francja). Inicjatywa została stworzona we współpracy firmy Veolia oraz międzynarodowego stowarzyszenia PV Cycle. Obiekt przetwarza moduły krzemowe metodą przedstawioną powyżej, to jest za pomocą szeregu procesów następuje oddzielenie części szklanych i aluminiowych, mielenie części szklanych, separacja poszczególnych surowców. Technologie zakładu umożliwiają odzysk do nawet 95 procent składników pierwotnych. 

Recykling instalacji PV na świecie

Obecnie na świecie występuje ogromny wzrost liczby zakładanych instalacji fotowoltaicznych, co  przekonuje do tego, że należy szukać innowacyjnych rozwiązań, które umożliwią skuteczny recykling. Na świecie powstało już około 100 zakładów przetwarzania odpadów PV, a najwięcej z nich znajduje się w Chinach i Stanach Zjednoczonych. 

Problem pojawia się jednak w krajach, w których recykling paneli nie jest określony prawnie, co sprawia, że odpady instalacji fotowoltaicznych są traktowane jako ogólne lub przemysłowe. Skutkuje to nieodpowiednim przetwarzaniem zużytych modułów, a co się z tym wiąże prowadzi do nieefektywnego odzysku surowców i prowadzi do zanieczyszczania środowiska.

Warto wspomnieć, że Unia Europejska rozwiązała to zagadnienie, wprowadzając dyrektywę WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive). Dokument określa definicję zużytych paneli fotowoltaicznych jako odpadów elektronicznych, których skuteczność przetwarzania powinna wynosić co najmniej 85% odzyskanych surowców, przy czym co najmniej 80 procent musi być wykorzystane w recyklingu lub ponownie do produkcji instalacji. 

Recykling paneli fotowoltaicznych w Polsce

W Polsce infrastruktura do recyklingu instalacji PV stawia pierwsze kroki, jednak tak, jak w części innych krajów, problem stanowią aspekty prawne. Utrudniają one jednoznaczne stwierdzenie, kto powinien być odpowiedzialny za przetwarzanie zużytych paneli fotowoltaicznych, czy ich producenci, czy może wyspecjalizowane przedsiębiorstwa, które zajmują się odzyskiem surowców z elektrośmieci. Problem pojawia się również, jeśli chodzi o wsparcie finansowe na rzecz recyklingu paneli PV. 

Polscy producenci i importerzy paneli fotowoltaicznych są zobowiązani do uiszczania opłat recyklingowych przy wprowadzaniu na rynek każdego kilograma elementów instalacji. Jednak zakłady przetwarzania odpadów elektronicznych tych pieniędzy nie otrzymują. Obecnie odpadów nie ma zbyt wiele, więc nie ma problemu? Nic bardziej mylnego, ponieważ za 20-30 lat pojawi ogromna ilość zużytych instalacji – wynikająca z aktualnie trwającego boomu na fotowoltaikę. Nakłady finansowe są potrzebne już teraz, ponieważ, gdy odpadów PV zacznie przybywać, infrastruktury powinny być odpowiednio dostosowane, a technologie jak najlepiej rozwinięte, żeby umożliwić jak najefektywniejszy i opłacalny ekonomicznie odzysk materiałów.

Podsumowanie

Rozwój technologii i infrastruktury do recyklingu paneli fotowoltaicznych jest niezwykle ważny. Należy pamiętać, że ciągle wzrastająca liczba montowanych instalacji PV będzie za kilkadziesiąt lat skutkować ogromną ilością odpadów, które przetworzone w nieodpowiedni sposób będą stanowić zagrożenie dla środowiska. Tylko efektywne rozwiązania recyklingowe zużytych elementów instalacji utwierdzą bezdyskusyjnie w przekonaniu, że energia produkowana dzięki panelom fotowoltaicznym jest czysta i warto w nią inwestować. 

Logo SKNE

Logo SKNE