211service.com
Solcellepaneler er en smerte å resirkulere. Disse selskapene prøver å fikse det.
Ms Tech | Pixel Squid
Millioner av solcellepaneler har blitt installert de siste to tiårene – og siden de vanligvis varer mellom 25 og 30 år, vil mange snart være klare for pensjonisttilværelse og sannsynligvis på vei til et deponi. Men ny innsats for å resirkulere disse panelene kan redusere både mengden avfall og det nye materialet som må utvinnes.
Bare rundt 10 % av panelene i USA resirkuleres – det er ikke pålagt av føderale forskrifter, og resirkulering av enhetene er for tiden mye dyrere enn å bare kaste dem. Men materialene i solcellepaneler som kommer offline hvert år kan være verdt anslagsvis 2 milliarder dollar innen 2050. Ny innsats, inkludert en tilnærming fra en fransk oppstart kalt ROSI, prøver å gjenerobre disse verdifulle materialene, spesielt sølv og silisium, for å gjøre resirkulering paneler mer økonomisk levedyktig.
Relatert historie
Den lurende trusselen mot solenergiens vekst Fallende solenergipriser under solskinnsdager undergraver det økonomiske grunnlaget for å bygge flere solfarmer – og setter klimamålene i fare.
Å utvide solenergiproduksjonen er nøkkelen til å redusere utslippene over hele verden. Globalt produseres solcellepaneler 720 terawatt-timer av energi i 2019, og står for rundt 3 % av verdens elektrisitetsproduksjon. Og det tok ca 46 millioner tonn av solcellepaneler for å gjøre det.
Omtrent 8 millioner tonn med utrangerte solcellepaneler kan samle seg globalt innen 2030. Innen 2050 kan dette tallet nå 80 millioner . Resirkulering av disse panelene kan gi en ny kilde for materialer som ellers måtte utvinnes (potensielt under usikre eller utnyttende arbeidsforhold ), gjør solenergi til en mer bærekraftig del av puslespillet med ren energi.
Hva er i et solcellepanel?
Solcellepaneler er lagt ut som en sandwich med celler i midten. Omtrent 90 % av kommersielle solcellepaneler bruker silisium som halvleder, som konverterer lys til elektrisitet. Tynne strimler av metall, vanligvis sølv, krysser overflaten av silisiumkrystaller i hver celle og flytter elektrisitet inn i panelets kobberledninger.
Solcellene er innkapslet i en beskyttende barriere, vanligvis en gjennomsiktig plast kalt EVA. Et annet lag med glass går på toppen, og en annen type plast, som PET, dekker baksiden. Det hele er omgitt av en aluminiumsramme.
Denne lagdelte konstruksjonen beskytter cellene mot elementene samtidig som den slipper inn sollys, men det kan være vanskelig å dekonstruere når panelene har nådd slutten av levetiden.
Et andre liv
Noen selskaper prøver å pusse opp og gjenbruke paneler som har mistet effektiviteten, eller i det minste redde noen av komponentene deres. Gjenbruk er den enkleste og billigste måten å resirkulere paneler på – det krever minst mulig prosessering og den høyeste prisen.
Et panel kan koste rundt $55, mens et brukt panel kan selges videre for rundt $22. Eller det brukte panelets komponenter kan selges for totalt opptil $18, ifølge Meng Tao , en ingeniørprofessor ved Arizona State University og grunnlegger av en oppstart for resirkulering av solcellepaneler kalt TG Companies.
Selv om noen forhandlere tilbyr brukte paneler for salg til privatkunder, tilbyr de ikke mye prisbesparelser. Paneler utgjør bare på det meste omtrent halvparten av kostnadene for et solcellepanel i boliger, mens det andre utstyret og tillatelsene står for resten. Gitt at brukte paneler ikke genererer så mye strøm, kan det hende at pengene som spares ved å kjøpe dem ikke er verdt det.
Brukte paneler som ikke kan selges videre er bestemt til enten deponiet eller en eller annen form for resirkulering. I mangel av føderale mandater, Washington nylig vedtatt resirkuleringskrav for produsenter, og andre stater vurderer nå å gjøre det samme. EU krever i mellomtiden at produsenter samler inn og resirkulerer brukte solcellepaneler og finansierer forskning på utgåtte løsninger for teknologien de produserer.
Omtrent 8 millioner tonn med utrangerte solcellepaneler kan samle seg innen 2030.
Noen avfallsanlegg kan resirkulere solcellepaneler ved hjelp av mekaniske metoder. De fleste spretter av aluminiumsrammen og maler alt glass, silisium og andre metaller til en blanding som kalles glasskuler, som kan selges for byggematerialer eller andre industrielle applikasjoner.
Men cullet er ikke verdt mye - rundt $ 3 for et panels verdi av blandingen. Og det er ikke klart om det vil være kjøpere for all avskallingen som vil komme fra resirkulering av mange flere solcellepaneler, sier Tao. Å kunne utvinne rene, verdifulle materialer kan bidra til å gjøre resirkulering mer lønnsomt.
I 2018 åpnet avfallshåndteringsselskapet Veolia, med base i nærheten av Paris, det de sier er den første resirkuleringslinjen utviklet spesielt for resirkulering av solcellepaneler. Anlegget ligger i Rousset, Frankrike, og bruker også en mekanisk resirkuleringsprosess, men siden det er designet for solcellepaneler, resirkuleres flere komponenter separat enn ved anlegg som bruker generelt utstyr for e-avfallsgjenvinning. Men noen selskaper satser på at andre metoder, som termiske og kjemiske prosesser, vil være enda mer effektive.
Gruvedrift av gamle paneler
ROSI Solar, en fransk startup som ble grunnlagt i 2017, kunngjorde nylig planer om å bygge et nytt resirkuleringsanlegg i Grenoble, Frankrike. Yun Luo, ROSIs administrerende direktør, sier at selskapet har utviklet en prosess for å trekke ut sølv, silisium og andre høyverdige materialer fra brukte paneler. Anlegget skal åpne før utgangen av 2022 med en kontrakt fra Søren, en fransk bransjeforening.
Søren jobber også med et fransk logistikkselskap kalt Envie 2E Aquitaine, som vil prøve å finne andre bruksområder for utrangerte solcellepaneler. Hvis panelene ikke er operative, vil selskapet fjerne aluminiumsrammen og glasset før de sender dem videre til ROSI for resirkulering, sier Luo.
ROSI fokuserer på å gjenvinne sølv og silisium med høy renhet, siden disse to materialene utgjør over 60 % av kostnadene til et panel. Selskapet bruker en proprietær kjemisk prosess på de gjenværende lagene, med fokus på å fjerne de små sølvtrådene som overfører elektrisitet gjennom et fungerende solcellepanel.
Luo nektet å gå inn på detaljer, men sier at selskapet kan gjenvinne nesten alt sølvet i fast form, så det er lettere å skille fra de andre metallene, som bly og tinn. Luo sier at selskapet også gjenvinner silisiumet i en ren nok form til å behandle og gjenbruke i nye paneler eller EV-batterier.
For å være lønnsomt må ROSI resirkulere minst 2000 til 3000 tonn paneler per år, sier Luo. Søren forventer å samle inn rundt 7000 tonn med paneler i 2021, og det tallet vil trolig mer enn dobles innen 2025.
Imidlertid kan prisene på de resirkulerte materialene være ganske ustabile. Da Tao publiserte et anmeldelsespapir på resirkulering av solcellepaneler i juni 2020, beregnet han at verdien av råmaterialer som kunne utvinnes fra et brukt panel ville være rundt $10. I juni 2021, sier han, hadde tallet nesten doblet seg, til $19, på grunn av et hopp i prisen på silisium av solenergi. Denne økningen fikk ham til å revurdere resirkuleringsprosessen han utvikler for sin egen oppstart.
Denne prisvolatiliteten gjør at økonomien for resirkulering fortsatt er usikker. Og fordi sølv er så dyrt og begrenset, jobber noen forskere med å redusere eller til og med erstatte sølv i nye solcellepaneler. Selv om dette kan få prisene deres ytterligere ned, vil det også kutte inn i det økonomiske grunnlaget for resirkulering, sier Tao.
Det som gjenstår å se er miljøpåvirkningen av selve gjenvinningsarbeidet. Å kvantifisere effektene de vil ha på forurensning og utslipp kan hjelpe med å bestemme den beste tilnærmingen til solavfallsproblemet, sier Garvin Heath , en senior energibærekraftsanalytiker ved National Renewable Energy Laboratory. Heath er en ekspert på livssyklusanalyse, som måler miljøpåvirkningene av en teknologi fra produksjonen til slutten av levetiden.
Måten en teknologi påvirker miljøet mens den er i bruk, forteller ikke alltid hele historien. Produksjon, transport og avhending av teknologi genererer utslipp, og det er viktig å ta hensyn til alt dette, sier Heath. Nøyaktig hvordan et panel produseres og resirkuleres er med på å bestemme hvor nyttig det egentlig er for å redusere utslipp.
Det er en beregning vi bør vurdere for det meste av teknologien vi bruker hver dag, legger Heath til. Den totale mengden globalt e-avfall kan ramme 120 millioner tonn årlig innen 2050 , ifølge en FN-rapport.
All teknologi har en slutt på livet, sier Heath, og du må administrere disse teknologiene på det tidspunktet.
Denne historien har tidligere uttalt at ROSI gjenvinner PV-kvalitets silisium. Det er blitt korrigert for å merke seg at ytterligere prosessering vil være nødvendig for å rense det gjenvunne silisiumet til PV-kvalitet.