მზის პანელების გადამუშავების გამოწვევები

მზის პანელების ნარჩენები მომდევნო ათწლეულში 4000 პროცენტზე მეტით გაიზრდება.მზად არის მზის პანელების გადამუშავების ინდუსტრია ამ მოცულობების გასატარებლად?ახალ პანელებზე მოთხოვნა ექსპონენტურად იზრდება და ნედლეულის მწირია, რბოლა გრძელდება.

მზის პანელიგადამუშავება ნამდვილ გამოწვევად იქცევა.დიდი ბრიტანეთის წმინდა ნულოვანი სტრატეგიისთვის კრიტიკულია, მზის ენერგია არის გრძელვადიანი და მდგრადი ვარიანტი ბიზნესისა და ოჯახებისთვის და ის სწრაფად იზრდება.

2021 წელს დიდმა ბრიტანეთმა დაამატა 730 მეგავატი მზის ახალი სიმძლავრე, საერთო მოცულობამ აიღო 14,6 გიგავატი, რაც 5,3 პროცენტით გაიზარდა 2020 წელთან შედარებით და — 2022 წლის მეორე კვარტალში — მზის ენერგიამ შეადგინა დიდი ბრიტანეთის მთლიანი ელექტროენერგიის 6,4 პროცენტი.აპრილის ენერგეტიკული უსაფრთხოების სტრატეგიის ფარგლებში, ბიზნესის, ენერგეტიკისა და სამრეწველო სტრატეგიის დეპარტამენტმა (BEIS) დაადასტურა, რომ 2035 წლისთვის გაერთიანებული სამეფოს მზის განლაგება მოსალოდნელია გაიზრდება ხუთჯერ, რაც მთლიან მოცულობას 70 გვტ-მდე მიიღებს: დიდი ბრიტანეთის პროგნოზირებული ენერგიის დაახლოებით 15 პროცენტი. (და იზრდება) ელექტროენერგიის მოთხოვნები, McKinsey-ის მიხედვით.

აქტუალური საკითხია, რა უნდა გააკეთოს მზის პანელებთან დაკავშირებით, როდესაც ისინი მიაღწევენ 30-წლიან სიცოცხლის ხანგრძლივობას.რაც შეეხება ბაზრის ზრდას მომავალში, ასე იქნება მზის ნარჩენების მზარდი გროვა.განახლებადი ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს (IRENA) მონაცემებით, დიდი ბრიტანეთი მომავალ ათწლეულში 30 000 ტონა მზის ნარჩენს გამოიმუშავებს.გარდა ამისა, ვარაუდობენ, რომ გაფუჭებული პანელების ზრდა ბაზარზე 2030-იან წლებში გამოჩნდება, როდესაცმზის პანელებიათასწლეულიდან იწყებენ ცვენას.IRENA პროგნოზირებს, რომ გლობალური ნარჩენები მზის პანელებიდან 2030 წელს იქნება 1,7 მილიონიდან რვა მილიონ ტონამდე.

გარდა ამისა, ნედლეულის მიწოდებაში პოტენციური შეფერხება ჩნდება, პანელებზე მოთხოვნა, რომელიც გადააჭარბებს ხელმისაწვდომ კომპონენტებს.

ზეწოლა იზრდება მზის პანელების გადამუშავების ინდუსტრიაზე, რათა გაზარდოს მისი სიმძლავრე, რათა გაუმკლავდეს გაუქმებული პანელების ზრდას და მხარი დაუჭიროს ახალი მზის პანელების წარმოებას.ივლისში, სემ ვანდერჰუფმა, მზის ინდუსტრიის ექსპერტმა, თქვა, რომ - გლობალურად - მეათე ფოტოელექტრული (PV) პანელი მხოლოდ ერთი გადამუშავდება, დანარჩენი კი ნაგავსაყრელზე სრულდება, ისევ მიუთითებს IRENA-ს მონაცემებზე.

რეგულაცია და შესაბამისობა

დიდი ბრიტანეთის ფარგლებში,მზის პანელები ოფიციალურად კლასიფიცირდება როგორცელექტრო და ელექტრონულიაღჭურვილობა(EEE), გამოყოფილი კატეგორიაში 14. როგორც ასეთი, PV პანელები დაფარულია ნარჩენების EEE (WEEE) რეგულაციებით;მათი სიცოცხლის ბოლომდე მონიტორინგი ხდება და მზის პანელების გადამუშავების მყარი ინფრასტრუქტურის განვითარება უკვე მიმდინარეობს.

მზის პანელების მწარმოებლები ვალდებულნი არიან შეუერთდნენ მწარმოებლის შესაბამისობის სქემას (PCS), აცნობონ ბაზარზე შემოტანილ ტონაჟებს და მიიღონ შესაბამისობის შენიშვნები ამ ერთეულების მომავალი გადამუშავების დასაფარად.მათ ასევე უნდა მონიშნონ პროდუქტები, რათა აცნობონ მომხმარებლებს და სამკურნალო დაწესებულებებს მასალის შემადგენლობისა და სწორი განკარგვის შესახებ.

ამავდროულად, დისტრიბუტორებმა უნდა შეაგროვონ ვადაგასული პროდუქტები.მათ უნდა ჰქონდეთ PV ნარჩენების უკან აღების პროცედურა ან წვლილი შეიტანონ მთავრობის მიერ დამტკიცებულ უკან აღების სქემაში.

თუმცა, სკოტ ბატლერის, Material Focus-ის აღმასრულებელი დირექტორის, არასამთავრობო ორგანიზაციის, რომელიც ფინანსდება WEEE შესაბამისობის საფასურიდან, არის რამდენიმე გამორჩეული მოსაზრება, რომელიც გავლენას მოახდენს მზის პანელების აღდგენაზე: „PV-სთან ერთად თქვენ მოელოდით, რომ არსებობდეს ინსტალატორი/დეინსტალატორი ურთიერთობა. შინამეურნეობები.მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის შიდა პროდუქტი, ეს არ არის ისეთი რამ, რასაც ბევრი ადამიანი თავად შეძლებს გაუმკლავდეს.

„მე წარმომიდგენია, რომ დეინსტალაცია უნდა ჩაერთოს მაგისტრალური ელექტრომომარაგების რეგისტრირებულ პროფესიონალთან... და ისინი შეიძლება იყოს ამ [ნარჩენების] მართვის გასაღები.მიუხედავად იმისა, რომ ეს შეიძლება იყოს რთული, რადგან ისინი არ არიან მომზადებულები ნარჩენების დასამუშავებლად, არც ისე რთულია გახდე ნარჩენების გადამზიდავი. ”

ბატლერი აღნიშნავს, რომ მზის პანელები, რომლებიც ახლა სიცოცხლის დასასრულს უახლოვდებიან, შესაძლოა რთული აღმოჩნდეს გადამუშავებისთვის, წარმოების ცვალებადობის გამო: „გადამუშავების თვალსაზრისით, ვფიქრობ, რომ PV–ებთან დაკავშირებული გამოწვევა იქნება ქიმიის გაგება, რადგან, განსაკუთრებით დასაწყისში, არსებობს უამრავი სხვადასხვა ქიმიური ნაზავი.ის, რაც ახლა გამოვა, საკმაოდ ძველია, 20 წელი საკმაოდ გრძელი ციკლია.ასე რომ, შესაძლოა, არის საინფორმაციო ხარვეზი, რომელიც შეიძლება საჭირო გახდეს იმის შესახებ, თუ ვინ რა გამოაქვეყნა ბაზარზე და რა არის ეს“.

გადამუშავების პროცესები

პანელების გადამუშავების პროცესები განსხვავდება მზის პანელების შემადგენლობის მიხედვით, რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულია სილიკონზე დაფუძნებული.ხელმისაწვდომი ხელმისაწვდომობითა და მოქნილობით ცნობილი სილიკონის მზის პანელები შეადგენდნენ ბაზრის 73.3 პროცენტს 2020 წელს;თხელი ფენა შეადგენდა 10,4 პროცენტს და სხვა მასალებისგან დამზადებული პანელები (საღებავზე მგრძნობიარე, კონცენტრირებული ფოტოელექტრული, ორგანული ჰიბრიდები) წარმოადგენდნენ დარჩენილ 16,3 პროცენტს (Chowdhury et al, 2020).

შეგროვებისას, ნებისმიერიPV პანელიძნელია დაშლა.ალუმინის ჩარჩო და შეერთების ყუთი შეიძლება ამოღებულ იქნას უბრალოდ საკმარისად;რთული ნაწილია ლამინირებული ბრტყელი მინის ფურცელი, რომელიც შეიცავს მცირე რაოდენობით შავი და ფერადი ლითონებს, პლასტმასს და ნახევარგამტარ მასალას.რაც შეეხება სამკურნალო გადაწყვეტილებებს, გამოწვევა არ არის ტექნიკური, რადგან პიროლიზი, კრიოგენული გამოყოფა (გაყინვა) და მექანიკური დაქუცმაცება არსებობს, როგორც სხვადასხვა მასალის გამოყოფის ტექნიკა.ყველაზე დიდი გამოწვევა ის არის, რომ PV პანელები არ წარმოქმნიან ნარჩენებს, რომლებიც მსგავსია შეფუთვის ნარჩენების ან სახარჯო მასალების ხანმოკლე ხანგრძლივობით.მაშასადამე, მთავარი საკითხი ეკონომიკურია: ვინ ჩადებს ინვესტიციას გამწმენდ ხაზში, რომელსაც წარმოდგენა არ აქვს როდის ჩამოვა ნარჩენები?

თხელი ფენის პანელები მოიცავს დამუშავების პროცესს, რომელიც მოითხოვს დამატებით ნაბიჯებს ნაერთი ლითონის „კადმიუმის ტელურიდის“ ეკოლოგიურად აღდგენისთვის.მიუხედავად იმისა, რომ ნაკლებად პოპულარული არჩევანია, თხელი ფილმის პანელებს აქვთ მასალების უფრო ეფექტური გამოყენება, უფრო თხელი ნახევარგამტარის მოთავსება, რაც დაზოგავს ხარჯებს და ნახშირბადს წარმოების დროს.ეს პანელები უკეთესად მუშაობენ დაბალ შუქზე და "ექსტრემალური" კუთხით, რაც სასარგებლოა ვერტიკალური ზედაპირებისა და ფასადებისთვის.

მასალების აღსადგენად, თხელი ფილმის PV პანელები იშლება ლამინირების მოსაშორებლად, სანამ მყარი და თხევადი ნამსხვრევები გამოყოფილი იქნება მბრუნავი ხრახნით.ფილმი შემდეგ ამოღებულია მჟავისა და პეროქსიდის გამოყენებით, რასაც მოჰყვება ვიბრაციით შრეთაშორისი მასალების მოცილება, ხოლო დარჩენილი მინა და ლითონი გამოიყოფა და აღდგება.

მზის პანელების გადამუშავება მასშტაბით

მიუხედავად იმისა, რომ გადამუშავების ამჟამინდელი ინიციატივები სტაბილურად იზრდება, ამჟამად მზის პანელების მასალების მხოლოდ 80-დან 95 პროცენტამდეა აღდგენილი, რომელიც გადამუშავებამდე მიდის.ამის წინსვლის მიზნით, ნარჩენების მართვის კომპანია Veolia ხელმძღვანელობს პროექტს, რათა მოახდინოს მზის პანელების სრული გადამუშავება ინდუსტრიული მასშტაბით, მიმდინარე პროექტში, რომელიც დაფინანსებულია EIT RawMaterials-ის მიერ.ReProSolar ავითარებს უაღრესად ეფექტურ პროცესს ვადაგასული პანელების გადამუშავებისთვის, რაც სილიკონზე დაფუძნებული PV მოდულის ყველა კომპონენტის აღდგენის საშუალებას იძლევა.

დელამინაციის ტექნოლოგიის გამოყენებით მზის ელემენტის მინის ფირფიტისგან გამოყოფისთვის, ფიზიკური და ქიმიური პროცესები აღადგენს ყველა მასალას, მათ შორის სუფთა ვერცხლს და სილიკონს, PV მოდულების განადგურების გარეშე.

FLAXRES GmbH-თან და ROSI Solar-თან პარტნიორობით, ორიტექნოლოგიური კომპანიებირომლებიც ავითარებენ ახალ მეთოდებს PV პანელებიდან ნედლეულის დასაბრუნებლად, პროექტი გამოცდის მიზანშეწონილობას ინდუსტრიული მასშტაბით წლის ბოლომდე, 2024 წელს გერმანიაში სადემონსტრაციო ქარხანაში ყოველწლიურად 5000 ტონა გამორთული PV მოდულის გადამუშავება.

სრული გადამუშავების პროცესის კომერციალიზაცია საკვანძოა ამჟამინდელი ბაზრის გამოწვევის დასაკმაყოფილებლად, აღდგენილი PV პანელების კომპონენტების ძლიერი მიწოდებით, რათა დააკმაყოფილოს მზარდი მოთხოვნა პანელებზე და დამუშავდეს მზის პანელების ნარჩენების სამონტაჟო მოცულობები.

მნიშვნელოვანი ეკონომიკური მოგება შეიძლება მიღწეული იქნას მაღალი ღირებულების PV პანელის კომპონენტების აღდგენით, რადგან მოთხოვნა იზრდება.მაგალითად, ვერცხლი, მიუხედავად იმისა, რომ პანელის წონის 0,05 პროცენტია, მისი საბაზრო ღირებულების 14 პროცენტს შეადგენს.სხვა ღირებული და ამოსაღებ ლითონებს მიეკუთვნება ალუმინი, სპილენძი და ტელურიუმი.Rystad Energy-ის თანახმად, მიუხედავად იმისა, რომ ამოღებული მასალები ვადაგასული PV პანელებიდან ამჟამად 170 მილიონი დოლარი ღირს, 2030 წელს მათი ღირებულება 2,7 მილიარდ დოლარზე მეტი იქნება.

მზის პანელების ხელახალი დიზაინი

მზის პანელების გადამუშავების სამყაროში ინოვაციების გარდა, პანელების დიზაინი ასევე განიხილება ხელახლა გამოყენების გათვალისწინებით.ნიდერლანდების გამოყენებითი სამეცნიერო კვლევების ორგანიზაციამ (TNO) 2021 წლის დეკემბერში გამოავლინა ახლად შემუშავებული მზის პანელები "გადამუშავების დიზაინი" (D4R), რომელიც დამზადებულია სიცოცხლის ბოლომდე.პანელები, გამოცდილი 30 წლიანი სიცოცხლის ხანგრძლივობით, შექმნილია მარტივი დაშლისთვის კომპონენტების დაზიანების გარეშე.

წებოვანი კილიტაში ჩასმული პანელები შეიცავს უჯრედებისა და ჩარჩოების განცალკევების ინტეგრირებულ მექანიზმს.პროცესი დაბალი ენერგიისაა და არ შეიცავს ტოქსიკურ ელემენტებს.

კვლევა მოიცავს ორ პროექტს, პირველი იყო DEREC პროექტი, რომელმაც მოახდინა კონცეპტუალიზაცია და ტესტირება D4R პანელების მცირე მასშტაბით, რათა უზრუნველყოს მათი სუფთა დემონტაჟი სიმულირებული მომსახურების ვადის შემდეგ.შემდეგ PARSEC პროექტი გააფართოვებს ტექნოლოგიას სრული ზომის D4R პანელებისთვის კომერციული და საცხოვრებელი გამოყენებისთვის.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს არის პანელებიწარმოებულითითქმის 30 წლის წინ, რაც გადამმუშავებლებს ამჟამინდელ გამოწვევას უქმნიდა, D4R პანელებს შეუძლიათ გაამარტივონ პანელის გადამუშავება ინდუსტრიის წინსვლისთვის.ახალი პანელების გარდა, კონსორციუმი იკვლევს მზის პანელების თანამედროვე მოდელების გადამუშავების ტექნიკას, რათა მიაღწიოს სუფთა სილიკონის შეძენას ხელახლა გამოყენებისთვის.

Საბოლოოდ

კომერციალიზაციაზე ფოკუსირებული ეს ინოვაციები დადებითად ვლინდება, თუმცა რჩება შეშფოთება იმის თაობაზე, დაკმაყოფილდება თუ არა საჭირო მასშტაბები, გაუარესებული პანელების როგორც მოცულობის, ისე ახლებზე მოთხოვნილების გაზრდით.თუმცა, თუ კომერციალიზაციის მცდელობები კარგად წარიმართება და თუ სრულად აღდგენილი მასალებისგან პანელების წარმოება შესაძლებელია, მზის პანელების ინდუსტრია მყარ წრიულ ეკონომიას ეძებს.