Производство солнечной энергии в США растет астрономическими темпами, и хотя эта отрасль является лидером в деле электрификации американской сети с помощью возобновляемых источников энергии, технология не может быть вечной. В настоящее время существует спрос на услуги по переработке солнечных панелей, и несколько выдающихся компаний уже открыли в США заводы по переработке десятков тысяч поврежденных или непригодных для использования модулей.
Этот спрос, несомненно, будет расти в течение следующего десятилетия, поскольку срок эксплуатации проектов, построенных в конце прошлого века, подходит к концу, а поскольку количество установок с тех пор только увеличивается, растет и количество утилизированных солнечных панелей.
«К сожалению, я думаю, что большой процент панелей в Соединенных Штатах все еще отправляется на свалку», - говорит Стивен Терк, финансовый директор SolarPanelRecycling.com. «Но все больше компаний начинают перерабатывать их».
Даже в поврежденных или отслуживших свой срок солнечных модулях есть материалы, которые можно вернуть в цепочку поставок. Но для того, чтобы правильно извлечь их, переработчикам, создающим этот рынок, потребовалось время и изобретательность.
Три года назад Суви Шарма оставил свою работу в компании Solaria, производящей солнечные панели, и занялся изучением круговых цепочек поставок и экономики. После изучения переработки отходов в разных отраслях он вновь обратил свое внимание на солнечную энергетику и стал одним из основателей SolarCycle, компании по переработке солнечных модулей из кристаллического кремния с двумя действующими предприятиями в Одессе (штат Техас) и Месе (штат Аризона) и третьим на подходе в Седартауне (штат Джорджия).
«Мы добились феноменальных успехов в повышении эффективности солнечных панелей, удешевлении их стоимости, создании большего количества фотоэлектрических систем и их финансировании, но еще не придумали, как перерабатывать эти панели, срок службы которых подходит к концу, и создавать круговую цепочку поставок», - говорит Шарма.
«Когда я начал разбираться, почему так происходит, оказалось, что нам нужно разработать технологию, чтобы сделать это в масштабах компании. Когда вы идете на завод по производству солнечных батарей, вы видите оборудование, обрабатывающее материалы, которое вы не увидите больше нигде, верно? Потому что оно узкоспециализированное. Нам нужно сделать то же самое для переработки солнечных панелей».
С момента своего основания SolarCycle переработала модули из всех 50 штатов и других территорий Северной Америки.
SolarPanelRecycling.com (SPR) является дочерней компанией давнего переработчика электроники Powerhouse Recycling. Powerhouse начала заниматься переработкой фотоэлектрических панелей после того, как в компанию обратился клиент из коммунальной службы со списанным крупномасштабным солнечным проектом. После того как компания наладила переработку солнечных батарей, почти 18 месяцев назад была основана компания SPR.
При поддержке Powerhouse компания SPR имеет четыре перерабатывающих завода - два в Солсбери, Северная Каролина, завод по переработке стекла в окрестностях Атланты, Джорджия, и четвертый завод в Брекенридже, Техас, который откроется в ближайшее время.
Подрядчики, разработчики, дистрибьюторы оборудования или любые другие организации, имеющие груз панелей, нуждающихся в утилизации, нанимают переработчиков, которые занимаются логистикой и перевозят панели на региональный перерабатывающий завод. Клиентами по переработке солнечных батарей обычно являются национальные компании с большими площадями установки и большими запасами, нуждающимися в переработке, а не мелкие индивидуальные подрядчики.
Переработчики строят перерабатывающие заводы в регионах, где есть спрос на отслужившие свой срок солнечные панели. SolarCycle намеренно разместила свои перерабатывающие заводы в южных штатах из-за их близости к большинству крупных солнечных установок. При необходимости SPR даже откроет новый завод рядом с достаточно крупным проектом по выводу из эксплуатации или переоборудованию.
«Для владельцев солнечных активов, которые беспокоятся о мощности, на мой взгляд, это не такая уж большая проблема, потому что если кто-то придет к нам и скажет: «У нас есть крупный объект, который нуждается в переоборудовании, или произошло погодное событие, и у нас там сотни тысяч панелей», то в тот момент для нас будет экономически выгодно просто построить завод рядом с ним», - говорит Терк.
Нахождение поблизости значительно снижает затраты на транспортировку и уменьшает вероятность того, что кто-то решит отправить модули на свалку».
Несмотря на свою экологичность, некоторые типы солнечных модулей могут считаться опасными отходами из-за наличия в них свинца и теллурида кадмия, и некоторые штаты запретили использование этой технологии на своих свалках. Утилизация солнечных модулей в любом качестве сопряжена с определенными затратами, и хотя стоимость утилизации пока не сравнима со стоимостью захоронения отходов, услуги по переработке солнечных панелей имеют как экологическую, так и экономическую выгоду.
Во-первых, эти панели не будут бесконечно лежать на свалках. Большая часть извлеченных материалов может быть возвращена в производственную цепочку. Каждая марка и модель солнечной панели имеет небольшие различия в составе компонентов, но в целом они одинаковы и состоят в основном из стекла, металлического каркаса (чаще всего алюминиевого), кремния, меди и серебра.
«Сложность заключается в том, что мы не можем просто бросить целую солнечную панель в измельчитель и получить пригодный для использования продукт, в то время как с принтерами и другими устройствами это возможно», - говорит Терк. «Поэтому настоящая сложность в переработке солнечных батарей заключается в том, чтобы каким-то образом устранить проблему загрязнения, которое происходит внутри капсулы».
Инкапсулянт скрепляет внутренние элементы солнечной панели, но при неправильном удалении он может загрязнить окружающие компоненты. Переработка солнечных панелей начинается с удаления распределительной коробки и металлического каркаса, затем удаляется стекло, чтобы инкапсулянт не загрязнил кремниевые солнечные элементы. Затем остальная часть панели дробится и измельчается, а содержащиеся в ней драгоценные металлы извлекаются. Материалы проходят через фильтрацию и камеры плотности воздуха и электростатической сепарации для очистки.
Очищенные и разделенные элементы возвращаются в цепочку поставок и продаются различным поставщикам. Переработанное стекло часто используется для производства стекловолоконной изоляции, а компания SolarCycle вскоре будет производить новое стекло для солнечных батарей из переработанных материалов на своем предприятии в Джорджии. Металлы обладают высокой степенью перерабатываемости и повторно используются во многих видах продукции.
По прогнозам отраслевых аналитиков, к 2030 году на производство солнечных батарей будет приходиться пятая часть мирового предложения серебра, поэтому Шарма считает, что часть серебра, которое сегодня перерабатывается, в конечном итоге снова попадет в солнечные панели. Что касается таких материалов, как кремний, то переработчики надеются в конечном итоге вернуть его производителям фотоэлектрических элементов, чтобы создать полностью переработанный солнечный модуль отечественного производства.
Как повреждаются панели?
Несмотря на то, что срок службы солнечных панелей составляет около трех десятилетий, они не являются неуязвимыми. Они состоят в основном из хрупкого стекла.
Существует несколько причин, по которым солнечные панели отправляются на переработку:
- Производственные дефекты
- Повреждения при установке, строительстве или транспортировке
- Потери при эксплуатации и обслуживании (проблемы с гарантией)
- Погодные условия
- Проекты повторного энергоснабжения
- Проекты по выводу из эксплуатации
Повреждения, вызванные погодными условиями, - еще один источник сломанных панелей для переработчиков, поскольку частота суровых климатических явлений увеличилась. Только в 2024 году в США было зарегистрировано 15 погодных явлений, причинивших ущерб на сумму более 1 миллиарда долларов.
Создание круговой цепочки поставок
В области переработки солнечных батарей еще многое предстоит сделать. Компания SolarCycle недавно построила солнечную батарею мощностью 500 кВт, полностью состоящую из списанных солнечных панелей, которая обеспечивает энергией 50 % ее завода в Одессе, штат Техас. Компания изучает способы переработки панелей из теллурида кадмия, которые в основном производит First Solar, а также способы переплавки и повторного использования переработанного стекла для производства новых продуктов.
«В США нет заводов по производству солнечного стекла для модулей из кристаллического кремния, на которые мы могли бы его отправить, поэтому мы делаем это сами и вертикально интегрируемся в производство материалов», - говорит Шарма. «Это тяжелый труд с точки зрения эксплуатации и капиталоемкости, поэтому мы уделяем большое внимание замыканию цикла и созданию круговой цепочки поставок для солнечной энергетики».
Компания SolarPanelRecycling.com открыла свой последний объект в Техасе, планирует открыть еще один в течение года и ждет наготове новых региональных объектов по всей территории США, если того потребует спрос.
Расширяя спектр своих услуг, специалисты по переработке солнечной энергии надеются, что смогут сравняться, а в конечном итоге и превзойти цену утилизации на свалках. Таким образом, они станут еще на один шаг ближе к тому, чтобы сделать эту технологию настолько экологичной, насколько это возможно.
