Переробка сонячних панелей. Огляд інновацій.
Проєкти сонячних електростанцій (СЕС) в Україні розпочалися раніше за введення проєктів вітрових електростанцій – активно будуть СЕС з 2011 року. Тому з наближенням закінчення терміну служби установки, що у середньому складає 25 років, постає питання утилізації її елементів. Більшість виробників вивчають це питання та продовжують публікувати свої варіанти переробки панелей. Загалом, схема переробки є більш-менш схожою між собою.
Основна частина сонячних панелей містить у складі скла (90%) кремнієвий сонячний елемент та, зокрема, складається з рами, розподільчої коробки та кабелю. Тобто, всі ці частини можна повторно використовувати у виробництві нових сонячних панелей. Наприклад, після ряду хімічних процесів можна отримати кремній зі скла, срібло з рами та мідь з кабелю. Проте дістати чисте срібло та кремній із сонячних елементів досить важко.
В Україні станом на кінець 2020 року підприємства по переробці фотоелектричних модулів (ФЕМ) відсутні, як і відсутні спеціальні вимоги щодо їх утилізації. Загальні вимоги зазначені в національних стандартах України ДСТУ 8328:2015 та ДСТУ 8635:2016. Оскільки кількість сонячних модулей, що були виведені з експлуатації, є малою, їх переробкою займаються підприємства з переробки електронних або скляних відходів. У процесі такої переробки відбувається виділення основних компонентів модуля – міді, алюмінію, скла. Сонячні елементи та пластикові складові модулів скоріш за все піддаються спалюванню або відправляються на полігони для електронного обладнання. Тож питання переробки сонячних модулів в Україні залишається відкритим.
У країнах ЄС в рамках Європейського інституту інновацій та технологій (EIT) до 2025 року відбувається фінансування дослідницького проєкту ReProSolar під керівництвом Veolia (один з найбільших існуючих компаній у галузі переробки відходів) та інших партнерів. До проєкту долучилися країни Німеччини, Франції та Іспанії. Проєкт розробляє високоефективний та спеціальний процес утилізації відпрацьованих фотоелектричних модулів, що полягає у новій технології розшарування, яка здатна ефективно відокремити сонячні батареї від скляної пластини. Інноваційні фізико-хімічні процеси дозволятимуть відновити всі матеріали без подрібнення фотоелектричних модулів. У проєкті включено всі етапи від переробки та очищення сировини через ланцюжок постачання потоків відходів до реінтеграції у різні галузі. Таким чином процес переходить до замкнутого циклу (ресурс-відходи-ресурс). До кінця року планується перевірка доцільності технології у промисловому масштабі, а до 2023 року 5000 тонн виведених з експлуатації фотоелектричних модулів повинні щорічно оброблятися за вищезгаданою системою.
Нова технологія, розроблена у Південній Кореї та випробувана на 72 панелях, стосується переробки (не)пошкоджених панелей та працює у чотири етапи:
Завдяки оптимізованому процесу, технологія дозволяє скоротити використання електроенергії на третину та скоротити викиди парникових газів на 1,2 тонни. Система дозволяє відновити високоякісне скло з вмістом заліза менш ніж 200 частин на мільйон та більш ніж 65% компонентів, що входять до складу панелі. Вилучений та оброблений кремній йде на виготовлення 6-дюймових монокристалічних злитків та пластин з ефективністю 20,05%.
Японський виробник сонячних фотоелектричних батарей Next Energy, торговий конгломерат Marubeni та дослідницький інститут Mitsubishi працює над розробленням блокчейн-системи для утилізації використаних сонячних панелей. Суть системи полягає у підтверджені статусу і відстежуваності сонячних елементів та їх компонентів на всіх етапах переробки, що дозволить створити ринок для заохочення переробки та повторного використання сировини. Тим самим планується скоротити масштаби захоронення таких відходів та зменшити викиди вуглецю. Перевірка понад 40 000 використаних сонячних елементів виявила, що вони можуть зберігати продуктивність до 80% після 25 років використання. Next Energy займається переробкою фотоелектричних модулів з 2005 року. Наразі, сонячні модулі, які більше не є функціональними, безкоштовно можна здати до спеціального пункту для подальшої їх відправки на переробку Next Energy.
Поряд з вирішенням питання щодо переробки сонячних панелей, також йде удосконалення нових сонячних систем та розширення можливості їх розміщення. Наприклад, швейцарський виробник представив сонячні панелі у вигляді черепиці. Інші гнучкі панелі дозволяють розміщувати їх на тунелях. Однією з проблем будівництва сонячних електростанцій є те, що під них відводяться великі території. Одне з рішень запропонував нідерландський стартап розробивши плавучі морські платформи таких електростанцій. Польський стартап MOVEit розробив серію мобільних сонячних установок, які легко переміщуються і розгортаються на потрібному місці в автоматичному режимі, а також можуть використовуватися для забезпечення електроенергією об’єктів під час проведення дорожніх робіт. Тому є надія, що коли у більшості сонячних модулей закінчення їх термін експлуатації, розроблені інноваційні технології завадять у створені нової екологічної проблеми. В Україні темп розвитку таких технологій залишається низьким. У разі відсутності такої системи по переробці модулей через 10 років, доцільно буде транспортувати їх до країн-сусідів, що будуть мати налагоджену систему такої переробки.