За последние 20 лет по всему миру в эксплуатацию были введены миллионы солнечных панелей. Но поскольку срок их службы обычно составляет от 25 до 30 лет, то многие из них скоро будут готовы к "выходу на пенсию" и, скорее всего, отправятся на свалку. Но, похоже, появился способ помочь солнечным панелям избежать свалки и вернуть материалы, из которых они сделаны, снова в производство.
По России у нас статистики нет совсем, но по опыту США известно, что там перерабатывается лишь 10% солнечных батарей. Это происходит потому, что в США нет требования перерабатывать вышедшие из употребления солнечных панелей и выбросить на свалку стоит сильно дешевле, чем отправить на переработку. Но подсчитано также и то, что в солнечных панелях, которые будут отключены от сети к 2050 году, содержится ценных материалов примерно на 2 миллиарда долларов США.
Расширение производства солнечной энергии является решением проблемы снижения выбросов парниковых газов. В 2019 году во всем мире солнечные панели произвели 720 тераватт-часов электроэнергии, что составляет около 3% мирового производства электричества. И для этого потребовалось около 46 миллионов метрических тонн солнечных панелей.
Однако, уже к 2030 году во всем мире может накопиться около 8 миллионов метрических тонн выведенных из эксплуатации солнечных панелей. А к 2050 году это число может достичь 80 миллионов. Переработка этих панелей может обеспечить новый источник сырья, которое, в противном случае, пришлось бы добывать. Замена первичного сырья вторичным может сделать энергию солнца более экологически привлекательной частью в производстве чистой энергии.
Но прежде чем мы расскажем о путях решения проблемы, давайте посмотрим, из чего состоит солнечная панель.
Около 90% коммерческих солнечных панелей используют кремний в качестве полупроводника, который преобразует свет в электроэнергию. Тонкие полоски металла, обычно серебряные, пересекают поверхность кристаллов кремния в каждой ячейке и передают электричество в медную проводку панели.
Солнечные элементы заключены в защитный барьер, обычно из прозрачного пластика, называемого EVA (этиленвинилацетат). Сверху идет еще один слой стекла, а тыльную сторону покрывает другой вид пластика, например ПЭТ. Все это окружено алюминиевой рамой.
Эта многослойная конструкция защищает ячейки от внешних воздействий, одновременно пропуская солнечный свет, но ее может быть трудно демонтировать, когда срок службы панелей подходит к концу.
И вот теперь о второй жизни солнечной панели.
Некоторые компании пытаются восстановить и повторно использовать панели, которые потеряли эффективность, или, по крайней мере, спасти некоторые из их компонентов. Повторное использование — это самый простой и дешевый способ “переработки” панелей - он требует наименьшей обработки и минимальных затрат.
Новая солнечная панель может стоить около 55 долларов, в то время как подержанная панель может быть перепродана примерно за 22 доллара. Или компоненты использованной панели могут быть проданы в общей сложности за 18 долларов. По крайней мере, такие расчеты дает американская компания TG Companies, которая занимается восстановлением старых солнечных панелей.
Более продвинутый способ обращения со старыми солнечными батареями - их переработка. Например в ЕС есть требование к производителям панелей собирать их и перерабатывать, а также финансировать исследования по переработке и восстановлению материалов солнечных панелей.
Некоторые мусороперерабатывающие предприятия могут перерабатывать солнечные панели механическим способом. Большинство из них снимают алюминиевую раму и измельчают стекло, кремний и другие металлы в смесь, которую можно использовать в производстве строительных материалов.
Но такой стеклобой очень дешев. И не до конца понятно, где найти столько его потребителей, если предположить, что мы захотим все старые панели переработать таким способом.
А вот компания ROSI Solar, французский стартап, основанный в 2017 году, недавно объявил о планах строительства нового завода по переработке отходов в Гренобле, Франция. Компания разработала процесс извлечения серебра, кремния и других ценных материалов из использованных панелей. Завод должен открыться до конца 2022 года по контракту с французской торговой ассоциацией Soren.
ROSI специализируется на извлечении серебра и кремния высокой чистоты, поскольку на эти два материала приходится более 60% стоимости панели. Компания использует запатентованный химический процесс для оставшихся слоев, сосредоточив внимание на удалении крошечных серебряных нитей, которые передают электричество через работающую солнечную панель.
Компания может извлекать почти все серебро в твердой форме, поэтому его легче отделить от других металлов, таких как свинец и олово. А также они могут извлекать кремний в достаточно чистой форме для его повторного использования в новых панелях.
Чтобы быть прибыльной, ROSI потребуется перерабатывать не менее 2000-3000 тонн панелей в год. Сорен рассчитывает собрать около 7000 тонн панелей в 2021 году, и это число, вероятно, более чем удвоится к 2025 году.
Но есть проблема. В солнечных панелях сейчас используется серебро. Оно дорогое и производители думают о том, как заменить серебро в панелях, чтобы снизить розничную стоимость солнечных электростанций. Если такое случится, то это снова поставит ребром вопрос об экономике переработки солнечных панелей, так как серебро сейчас двигает и субсидирует весь процесс утилизации солнечных батарей.
В общем, вывод на июль 2022 года может быть таким: переработка солнечных панелей перестала быть проблемой, так как технологии имеются. Главное, наладить их сбор и передачу на переработку. Но процесс модернизации солнечных батарей может снова поднять вопрос об экономике переработки и тут надо сразу подключать утилизаторов в процесс разработки новых изделий. Что грамотно и является тем самым "нулем отходов" в отрасли.