Изготовление фотоэлектрических панелей не относится к производствам замкнутого цикла.
Солнечные панели являются доминирующей технологией для добавления новых мощностей по выработке электроэнергии. Это огромное достижение, но в связи с этим возникает вопрос: что будет панелями после окончания срока их эксплуатации?
В апреле GTM сообщила о неопубликованных исследованиях, показывающих, что солнечные панели могут быть «захоронены на свалках, не влияя на здоровье человека». Это хорошая новость, но к 2030 году совокупная масса изношенных фотоэлектрических модулей во всем мире достигнет 8 миллионов метрических тонн, поэтому их переработка становится важной проблемой.
«Основная проблема переработки фотоэлектрических материалов заключается в том, что это обходится дороже, чем просто вывоз на свалку», - говорит Гарвин Хит, старший научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии и соавтор недавно опубликованного исследования Программы сотрудничества в области технологий Международного энергетического агентства по фотоэлектрическим энергосистемам.
Сейчас в мире есть только одно предприятие по переработке кристаллического кремния в Руссе, на юге Франции.
Чтобы исправить ситуацию, в недавно опубликованном документе МЭА по вторичной переработке кристаллического кремния фотоэлектрических элементов предлагается пять рекомендаций для солнечной промышленности.
1. Возвращение кремния.
Самый дорогой компонент фотоэлектрических модулей - кремниевые пластины. На их долю приходится около половины стоимости модуля. Кремний составляет основную часть фотоэлектрических отходов после снятия алюминиевых рам и стеклянных крышек с модуля.
Высококачественный кремний - это ценное сырье, которое стоит более 100 долларов за килограмм.
Но стоимость переработанного кремния уже значительно ниже по двум причинам:
- механическое измельчение при переработке старых модулей добавляет примеси;
- кремний, который используется в новых модулях сегодня, намного чище, чем в модулях, изготавливаемых ранее.
Таким образом, первоочередной задачей для вторичной переработки фотоэлектрических элементов является поиск способов повышения чистоты восстанавливаемого кремния.
2. Восстановление неповрежденных кремниевых пластин.
Если кремниевые пластины так ценны, почему бы просто не восстанавливать их в старых фотоэлектрических панелях и повторно использовать?
Это привлекательно, но не возможно по ряду причин. Очень мало солнечных элементов в конце срока службы не содержат трещин, снижающих производительность. Новые элементы, как правило, тоньше и, следовательно, более склонны к растрескиванию. Кроме того, изменение эффективности, срока эксплуатации, чистоты кремния означают, что старые пластины вряд ли заинтересуют производителей фотоэлектрических элементов сегодня.
3. Очистка переработанного кремния.
Переработанный кремний менее чистый, чем тот, который используется для производства новых элементов. Также неизвестно, какие примеси в нем содержатся. Это затрудняет поиск компаний, готовых использовать переработанный кремний. «Чтобы убедить отрасль, которая инвестирует в поставки первичного кремния, использовать рекуперированный кремний, потребуется полный список потенциальных примесей», - говорится в исследовании.
Современная солнечная промышленность усовершенствовала методы очистки первичного кремния. Нет никаких причин, по которым нельзя было бы очистить и переработанный кремний - если знать состав примесей. В реальности же для очистки переработанного кремния могут потребоваться процессы, отличные от тех, которые применяются сегодня.
4. Другие материалы.
Солнечные панели в основном состоят из стекла и алюминия, которые можно восстановить довольно легко, плюс кремний, который заслуживает наибольших исследовательских усилий, но также в них содержится медь, серебро, олово и свинец.
Некоторые из этих материалов, например, серебро, стоит восстанавливать, даже если его количество невелико. Считается, что для производства солнечных панелей используется 10 процентов мирового предложения серебра, но мотивация его вторичной переработки снижается, так как в современных панелях используется все меньше этого металла.
Что касается других материалов, таких как свинец, основная причина вторичной переработки может быть не в финансовой, а скорее в экологической безопасности. По этой причине необходимы дальнейшие исследования для изучения наиболее экономичных способов восстановления ценных материалов и нейтрализации опасных.
5. Переработка завтрашнего дня.
Изменения в солнечных батареях затрудняют их переработку или повторное использование. Поэтому важно предвидеть дальнейшие изменения, прежде чем вкладывать значительные средства в их переработку.
Фотоэлектрический сектор стремится к эффективной, рентабельной и полностью интегрированной утилизации в рамках «более широких усилий по улучшению ремонта и повторного использования существующих продуктов».
«Более здоровая планета за счет сокращения вредных выбросов углерода и забота об окружающей среде являются приоритетами для возобновляемого сектора», - сказал Алекс Хобсон, вице-президент по коммуникациям Американского совета по возобновляемым источникам энергии.
В настоящее время представителями отрасли изучаются инновационные проекты и инициативы, направленные на устойчивое управление отходами и утилизацию возобновляемых источников энергии после окончании срока их эксплуатации.