fbpx

Partneři sekce

Fotovoltaické panely: Jsou skutečně ekologické?0

Jak z vysloužilých fotovoltaických panelů získat suroviny?

Získávání křemíku z vysloužilých fotovoltaických panelů

Recyklované materiály mají v křemíkových solárních technologiích dlouhou tradici a významně přispívají k získání potřebných surovin, jejich podíl dosahuje až 40 %. Podíl šrotu z dalšího polovodičového průmyslu dnes dosahuje až 20 % surovinového zdroje. Křemík však musí být kvalitně upraven, aby byl pro fotovoltaiku funkční. Recyklace křemíku musí být rozvinutá do té míry, aby poskytovala surovinu s vysokou čistotou, kterou aplikace PV vyžadují. Tento nový materiál poskytuje také značnou cenovou výhodu. Další zlepšení procesů se očekává při zachování nákladové efektivnosti, i když se tržní podmínky mění. Efektivní recyklace bude v porovnání s primární produkcí křemíku vždy přínosem pro životní prostředí.

Přestože tržní podíl tenké filmové technologie je stále relativně malý, prezentovaný užitými materiály CdTe a SNS na modulech, očekává se v příštích letech dramatický růst. Můžeme předpokládat, že podíl tenké filmové technologie v nově instalovaných systémech bude narůstat na nejméně 20 – 30 % do roku 2020. Podle prognóz porostou i další nové technologiejako jsou nové pigmenty buněk. Zatímco hlavní prvky aktivního média u tenkovrstvých modulů, především indium a tellur, nejsou příliš vzácné – oba jsou získávány jako vedlejší produkt při výrobě z mědi a zinku, nově vzniklá nabídka a poptávka mohou významně ovlivnit jejich další nárůst. Polovodičová vrstva je obvykle menší než 1 % plochy modulu tenké filmové technologie.

Procesy recyklace fotovoltaických modulů se neustále zdokonalují
Procesy recyklace fotovoltaických modulů se neustále zdokonalují

Reklama

V procesu recyklace, zpočátku tepelným zpracováním, se odstraní lepení EVA a tím se umožní rozdělit modul do různých složek. Přední sklo může pak být odstraněno a použito při recyklaci skla, zatímco tabule s polovodičového materiálu mohou být chemicky ošetřeny. Při procesu recyklace tenkovrstvých modulů ve srovnání s jejich výrobními procesy je dopad na životní prostředí zanedbatelný. Recyklací modulů CIGS CdTe také získáme další cenné suroviny (indium, telur, selen). Pro polykrystalické tenkovrstvé moduly CdTe se používá směs minerálních kyselin a peroxid vodíku, roztok používaný k odstranění polovodičové vrstvy. Poté roztok prochází šelatační kolonou pryskyřice, kdy se odstraní měď, železo a kationty a výměnou pryskyřice ještě kadmium a opět železo. Následným zpracováním kadmia (Cd) je vrácena elektrolytická depozice a telur (Te) zajistí reaktivní srážlivost.

Strategie recyklace a obnova CdTe modulů, kterou zahájila společnost FirstSolar, je také založena na drcení při procesu. Tyto moduly jsou skartovány a rozdrceny ve mlýně na drť o velikosti přibližně 4 – 5 mm tak, že laminační vazba je rozbita. Polovodičové filmy se odstraní přídavkem kyseliny v pomalu otáčivém nerezovém bubnu. Buben se vyprazdňuje na klasifikátor, kde jsou skleněné materiály odděleny od kovu. Sloučeniny kovů se vysráží ve třech etapách zvýšením pH a jsou soustředěny v zahušťovací nádrži. Vzniklé střepy jsou dále zpracovány, oddělují se jednotlivé složky materiálu pro použití v nových modulech. Tímto procesem je recyklováno 95 % polovodičového materiálu pro použití v nových modulech.

Strategie firem vyrábějících fotovoltaické panely

Firma FirstSolar je zatím jediná, která nabízí profinancovaný systém sběru a recyklace. Jejich recyklovaný modul je vyroben ze všech složek jeho původní výroby. Všechny cenné materiály jsou opět plně využity. Toto zpracování je zajištěno na průmyslovém zařízení ve všech závodech FirstSolaru. FirstSolar říká, že program je navržen tak, aby sběr a recyklace odpadů modulů byly provedeny bez dodatečných nákladů zákazníka. Tím se také rychleji bude snižovat počet PV modulů, které měly být na konci své životnosti odstraněny bez dalšího využití ve fotovoltaice. Tato iniciativa výrazně snižuje budoucí náklady na sběr a recyklaci modulů v době prodeje. Lisa Kruegerová, která stojí v čele skupiny FirstSolar – udržitelný rozvoj, říká, že odpovědnost výrobce je součástí hlavních základů jejich výrobní strategie.

Deutsche Solar a FirstSolar mají ve své strategii zahrnutý životní cyklus výrobku a analýzu, která stanoví veškeré dopady výrobku od získávání surovin, přes výrobu, dopravu na místo projektu. Výsledky této analýzy ukazují, že CdTe PV technologie má nejnižší množství emisí ze všech současných technologií PV, především kvůli jeho nižší spotřebě energie při výrobě modulů a dosahuje nejnižší energetické doby návratnosti.

V reakci na rostoucí poptávku na solidní přístup k řešení celého životního cyklu výrobku, v květnu 2007 německá agentura BSW a Evropská Fotovoltaická Industriální Asociace (EPIA), vypracovaly studii o rozvoji a zotavení systému fotovoltaických produktů. Byla dokončena v březnu 2008. Tato studie má příslušné technické, ekologické, ekonomické, právní a politické parametry, je základem pro práci Evropského programu „PV Cyklus sdružení“, který byl založen v Bruselu v červenci 2007. Otevřené sdružení s 37 členy v současné době představuje přibližně 75 % evropského fotovoltaického trhu. Tento dobrovolný průmyslový subjekt byl vytvořen s cílem zajistit přístup zaměřený na realizaci adekvátního využití systému pro ukončení životnosti PV modulů spolu s veškerými meziprodukty nebo dalšími kroky při poškození během dopravy, montáže a při provozní fázi. Právně daná odpovědnost za PV moduly po celou dobu jejich používání jasně řeší budoucí nutnost recyklace.

Zatím jedinou firmou, která nabízí profinancovaný systém sběru a recyklace solárních panelů je FirstSolar
Zatím jedinou firmou, která nabízí profinancovaný systém sběru a recyklace solárních panelů je FirstSolar

Evropská unie a recyklace fotovoltaických panelů

I přesto, že průmysl PV je stále relativně mladý, nepřekvapuje, že je již přihlédnuto k možným environmentálním dopadům ve všech fázích životního cyklu produktu. Užívání a včasná opatření mohou případně odvrátit potenciální legislativní interdikt, jako se to v minulosti stalo výrobcům spotřební elektroniky (směrnice Evropské unie o odpadech z elektrických a elektronických zařízení OEEZ – 2002/96/ES a její dodatek 2003/108/ES, v členských státech EU realizováno od roku 2005 a 2006).

Politika EU ukazuje jasný trend snižování odpadů recyklací a požadavky na eko-design. FirstSolar konstatuje, že podobné faktory jsou uplatňovány i na americkém trhu, zejména v Kalifornii. Dosažení cíle recyklace bez právních předpisů zatěžuje plně organizační systém a řízení nákladů. V průmyslu PV má toto opatření jasnou výhodu. Ale i tak, Jan Clyncke, generální ředitel PV Cycle, poukazuje na to, že průmysl PV je jediným výrobním odvětvím, které vymyslelo, rozvinulo a uplatňuje svůj vlastní recyklační program. Prostřednictvím PV Cycle fotovoltaický průmysl plánuje instalaci celkového nakládání s odpady a využití recyklace v celé EU, v širším evropském hospodářském prostoru (EHP), který zahrnuje státy jako je Norsko a jedna samostatná země ESVO, Švýcarsko.

V prosinci 2008 členové podepsali společné prohlášení, které je zavazuje k vytvoření systému pro sběr nejméně 65 % všech modulů instalovaných v Evropě od roku 1990 a recyklovat 85 % odpadů. Aliance dodává, že minimální odběr, stejně jako recyklace dobrovolného systému, bude výrazně vyšší než jakýkoliv jiný odpad, i když nové směrnice pro budoucí revizi procesu stanoví vyšší minimální sazby.

Iniciativa PV Cycle již pokrývá 31 zemí a jak se prokázalo, je možné ve velkém měřítku provádět obnovu různých dalších výrobků recyklací, a ne jen likvidovat materiál skládkováním nebo spalováním. Tato iniciativa bezpochyby podpoří i další trhy v USA a Japonsku. Bude důležité, aby i tyto země přijaly obdobnou politiku. PV Cycle počítá s účastí takových společností jako je GE, Sanyo, Sharp, pak tato iniciativa bude působit v globálním měřítku.

Autorem článku je David Appleyard, šéfredaktor Renewable Energy World Magazine, London. Překlad Zdeněk Kučera.

Článek vyšel v časopise Alternativní energie 5/2009.

Autor: Redakce Nazeleno.cz