Солнечная экономика продолжает свой резкий рост, причем довольно более половины тераватт уже установлены по всему миру для производства чистой электроэнергии. Но что происходит с фотоэлектрическими модулями в конце их срока службы? Срок службы измеряется десятилетиями, ПВ-утилизация отходов может показаться вопросом отдаленного будущего. Тем не менее, промышленность отгружает миллионы тонн каждый год, и это число будет продолжать расти по мере роста промышленности. Общий объем электронных отходов - включая компьютеры, телевизоры и мобильные телефоны—составляет около 45 миллионов метрических тонн в год.
Для сравнения, PV-отходы в 2050 году будут в два раза больше этой цифры. Руководствуясь опасениями по поводу воздействия токсичных материалов, увеличения расходов на захоронение и избыточных мощностей на полигонах, управляемых недофинансированными местными органами власти, исследователи изучают глобальные решения по управлению солнечными отходами, основанные на таких концепциях, как круговая экономика.
В то же время, спрос на все-от песка до редких и драгоценных металлов продолжает расти. Поставляя только около 1 процента мировой электроэнергии, фотовольтаика уже опирается на 40 процентов мировых поставок теллура, 15 процентов поставок серебра, большую часть поставок полупроводникового кварца и меньшие, но важные сегменты поставок Индия, цинка, олова и галлия. Закрытие петли на этих металлах и охват концепции круговой экономики будут иметь решающее значение для будущего отрасли.
Европа идет впереди всех
Ведущая политика с доказанным показателем успешного управления продуктом в конце срока службы-расширенная ответственность производителя (EPR). Десять лет назад европейские производители фотоэлектрических материалов начали участвовать в добровольной системе ЭПР под названием " PV Cycle.” В 2014 году, когда отрасль попала под директиву Waste Electronics and Electrical (WEEE), все производители были обязаны участвовать в программе EPR. С 2009 года программа EPR, запущенная PV Cycle, переработала более 30 000 метрических тонн PV,а с созданием центров сбора данных привела к появлению рынка вторичных фотоэлектрических модулей.
В США нет федерального регулирования электронных отходов для мотивации сбора и переработки PV-отходов. Федеральный закон требует только Специального управления для фотоэлектрических модулей, которые характеризуются как опасные отходы в соответствии с законом О сохранении и восстановлении ресурсов. Некоторые фотоэлектрические модули считаются опасными отходами из-за свинца или кадмия, другие вообще не считаются опасными отходами. Поскольку невозможно определить, является ли PV-модуль опасным от визуального осмотра, многие утверждают, что проще собрать все PV-модули.
Штаты в США берут на себя инициативу. В 2020 году производители, желающие продавать на рынках Нью-Йорка или Вашингтона, должны будут участвовать в программе возврата и сбора или ЭПР. Несколько калифорнийских агентств, штат с более чем половиной установленной мощности PV стран, недавно созвали целевую группу для оценки вариантов, включая EPR, для утилизации Как PVs, так и литий-ионных батарей.
Без четких стимулов рынки вторичной переработки испытывают трудности.
Основная проблема утилизации фотоэлектрических материалов сегодня заключается в том, чтобы найти ценность в восстановленных материалах по сравнению с затратами на сбор и восстановление. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии сообщило, что восстановленные материалы могут превысить 15 миллиардов долларов США к 2050 году. Но рентабельная система сбора и рекуперации PV-отходов, способная к рекуперации дорогостоящих материалов, остается неуловимой. Большая часть стоимости в PV-отходах находится в алюминиевой раме и серебре в металлизационной пасте. Получение более ценной переработки PV потребует опыта в управлении стеклом. 80-90 процентов весового модуля изготавливается из стекла.
Переработанное стекло может быть возвращено в свою самую ценную форму много раз, если оно не загрязнено. Проблема на сегодняшний день заключается в том, что переработчики не в состоянии производить высококачественное стекло из PV-отходов из-за загрязнения сурьмой (добавленной для чистоты), а также пластиковым мусором из заднего листа и инкапсулятором. Принятие решений о стеклянных материалах-это область, в которой необходимы как инновации в технологиях переработки, так и более эффективные коммуникации между разработчиками продукции и обработчиками отходов.
Рыночные сигналы необходимы для привлечения инвестиций в инфраструктуру переработки отходов. SolarWorld в 2008 году экспериментировал с технологиями переработки, когда спотовые цены на поликремний подскочили в 2000 - х гг. переработанный кремний стал хеджированием цены на их поставку. Они продемонстрировали, что переработанный кремний привел к 50-процентному сокращению энергии, необходимой для создания целого фотоэлектрического модуля, просто используя 100-процентное переработанное кремниевое сырье. Но этот пилотный объект никогда не масштабировался до автоматизированного объекта по переработке фотоэлектрических материалов, который они планировали, и был закрыт рано, поскольку компания изо всех сил пыталась конкурировать с новыми производителями фотоэлектрических материалов.
Инновации и государственная политика являются ключевыми
Переработка PV-отходов потребует инноваций в обработке материалов и обратной логистике. Были изучены многие типы процессов рекуперации, включая переработку всех типов фотоэлектрических отходов навалом, в отличие от конкретных методов для конкретных фотоэлектрических технологий. Оптимальный механизм возврата PV также неясен в настоящее время. Как лучше всего собирать распределенные PV-отходы с минимальным вождением. Наилучшие пути продвижения вперед еще предстоит определить.
Добровольные меры могут сработать, но, вероятно, не зайдут достаточно далеко. ЭПР наиболее эффективен, когда он является обязательным, потому что он помогает избежать свободных гонщиков, компаний, которые извлекают выгоду из переработки, но не платят в нее. Есть много сторонников солнечной энергетики, которые рассматривают обязательную ЭПР отрицательно, утверждая, что она добавляет затраты для отрасли, поскольку она конкурирует с природным газом. Некоторые производители попросили законы о переработке, чтобы выровнять игровое поле.
Национальный институт международных / американских национальных стандартов имеет стандарт лидерства в области устойчивого развития, который вознаграждает компании, участвующие в схемах возврата и сбора средств, которые не финансируются клиентами. First Solar имеет перерабатывающие установки, способные восстанавливать 95 процентов полупроводниковых материалов и почти весь свой теллур. Это помогает им соответствовать нормативным требованиям в отношении содержания кадмия и гарантирует, что он не попадет на свалку, одновременно выступая в качестве хеджирования для инвесторов от поставок теллура и волатильности цен.
Все эти тенденции указывают на необходимость более экологичного дизайна продукта и ответственности за цепочку поставок для обеспечения устойчивости. Солнечная энергия имеет решающее значение для решения проблемы изменения климата и энергетической бедности. Для поддержки этих функций настоятельно необходимо использовать круговой экономический подход к рекуперации фотоэлектрических отходов и материалов.
