Recykling paneli fotowoltaicznych, czyli ekologiczna utylizacja fotowoltaiki

Czy skuteczna utylizacja paneli fotowoltaicznych jest w ogóle możliwa?

Większość paneli fotowoltaicznych dostępnych na rynku to konstrukcje oparte na bazie krzemu (a dokładniej mieszaniny krzemu i kilku innych pierwiastków). Ich budowa nie jest zbyt skomplikowana - podstawowym budulcem jest szkło, które to stanowi blisko 75% całkowitej masy modułu fotowoltaicznego. Do tego dochodzi aluminiowa ramka (ok. 10% masy) i folia uszczelniająca ogniwa (EVA, Toddler). Co ciekawe, ogniwa fotowoltaiczne, czyli serce modułu stanowią zaledwie 3,5% jego masy.

Cykl życia większości ogniw fotowoltaicznych, determinowany wydajnością, wynosi około 20 - 30 lat. W tym czasie ich sprawność systematycznie maleje - w zależności od technologii, o około 0,3 - 0,5% rocznie, do poziomu ok. 80-90%. Moduły fotowoltaiczne na szerszą skalę zaczęto produkować po roku 2000. A zatem wzrostu odpadów solarnych możemy spodziewać się za dwie, trzy dekady. Czy jesteśmy na to gotowi?

Obecna technologia pozwala nam odzyskać ok. 90-95% szkła użytego do produkcji paneli i nawet 100% aluminium. Do ponownego użytku nadaje się również 80-90% ogniw fotowoltaicznych. Jesteśmy zatem w stanie przetworzyć nawet 96% surowców wykorzystanych produktów - co wygląda obiecująco.

Żeby nie było jednak zbyt kolorowo, musicie wiedzieć, że recykling paneli fotowoltaicznych, jako stosunkowo młoda technologia, wciąż jest procesem mozolnym i dość skomplikowanym. W zależności od sposobu recyklingu fotowoltaiki, obejmuje on mechaniczną, chemiczną i termiczną obróbkę odpadów. Co więcej, wykorzystywana technologia utylizacji paneli PV musi być dostosowana do konkretnej technologii produkcji modułów.

Zatem, wbrew powszechnym opiniom, recykling paneli fotowoltaicznych nie jest zatem niemożliwy. Panele składają się z bardzo cennych produktów, które (jak wspomnieliśmy wyżej) mogą być odzyskane i użyte ponownie. To sprawia, że utylizacja fotowoltaiki nie będzie stanowić problemu.

Recykling paneli fotowoltaicznych - jak wygląda?

Obecnie, instalacje fotowoltaiczne (zarówno w przypadku fotowoltaiki dla domu, jak i fotowoltaiko dla firm) zwykle opierają się na jednym z dwóch typów modułów - krzemowym lub cienkowarstwowym. Proces ich przetwarzania jest zróżnicowany.

Krystaliczne panele fotowoltaiczne - recykling

W przypadku najnowszej technologii, proces rozpoczyna się od usunięcia aluminiowych ram oraz okablowania paneli. Rozebrany częściowo panel, bogaty w szkło, krzem, miedź i plastik, trafia do mielenia. Następnie, za pomocą przesiewaczy, stołów densytometrycznych oraz separatorów optycznych poszczególne surowce są od siebie oddzielane. W ten sposób można odzyskać nawet 95% wartościowych tworzyw.

Inna, alternatywnie stosowana procedura zaczyna się bardzo podobnie - od oddzielenia części szklanych i aluminiowych, które później mogą trafić do przetopienia. Następnie wykorzystuje się wysoką temperaturę (ok. 500°C), aby z otrzymanych elementów usunąć plastik. Ostatecznie pozostają nam odporne na ciepło ogniwa krzemowe. Ich część, po odpowiednich procesach chemicznych, może odzyskać właściwości prądotwórcze. Te, które ze względu na stan techniczny się do tego nie nadają, są przetapiane na tzw. wafle, które później posłużą do produkcji nowych paneli.

Recykling paneli PV - moduły cienkowarstwowe

Cienkowarstwowy wariant paneli fotowoltaicznych od razu, w całości trafia do niszczarki, która rozkłada go na drobne frakcje (ok. 4-5 mm). Dzięki temu szklana obudowa łatwo pęka i może zostać usunięta. Odzysk szkła w tym przypadku wynosi ok. 90%. Pozostałe materiały oddziela się za pomocą ruchu obrotowego, a następnie ruszają one w drogę do oczyszczenia i dalszej obróbki.

PV Cycle i pierwszy w Europie zakład recyklingu fotowoltaiki

Przedsiębiorstw zajmujących się recyklingiem paneli fotowoltaicznych na razie nie ma zbyt wiele. Na całym świecie jest ich ok. 100. Większość działa w Stanach Zjednoczonych i Chinach. Kilkoma dysponuje też Wielka Brytania, Niemcy, Australia czy Japonia.

Pierwszy w Europie zakład recyklingu fotowoltaiki powstał w 2018 roku, w Rousset. Projekt to efekt współpracy firmy Veolia i PV Cycle - ogólnokrajowego stowarzyszenia, które zajmuje się tematem przetwarzania fotowoltaiki.

Obiekt PV Cycle jest w stanie odzyskać ok. 95% surowców użytych do budowy paneli. W pierwszym roku działania zakład przetworzył około 1300 ton odpadów solarnych. Szacuje jednak, że do 2022 roku będzie musiał zwiększyć przepustowość do poziomu 4000 ton na rok. Jeśli uda się zrealizować ten cel, pokryje on ok. 65% europejskiej zapotrzebowania na recykling.

Zakład w Rousset przetwarza wyłącznie moduły krystaliczne. W tym celu wykorzystuje, opisaną już wcześniej technologię mechanicznego recyklingu (bez użycia temperatury), dzięki której odzyskane tworzywa są czystsze i lepiej nadają się do ponownego użycia.

Utylizacja paneli fotowoltaicznych w Polsce

Nie każdy zdaje sobie sprawę z tego, że recykling paneli PV powoli zaczyna pojawiać się również w Polsce. Firmy zajmujące się tego typu działalnością znajdują się np. w Toruniu. Znajdujący się tam zakład, ponownie wykorzystuje m.in. wafle krzemowe, ale też szkło i aluminium. Dwa pierwsze komponenty są wykorzystywane m.in. do produkcji pokryw studzienek kanalizacyjnych. Aluminium, jako jeden z cenniejszych metali, trafia do przetopienia.

Koszt utylizacji paneli fotowoltaicznych

Oprócz pytania, gdzie zutylizować panele fotowoltaiczne, może też pojawiać się pytanie, ile kosztuje utylizacja paneli fotowoltaicznych?

Na chwilę obecną, jeśli chodzi o recykling paneli fotowoltaicznych koszt jest uzależniony od wagi i wynosi ok. 1,5 zł (netto) za kilogram. Do tego będzie trzeba niekiedy doliczyć koszt transportu (ok. 2,5 zł za kilometr).

Jak będzie wyglądać cena utylizacji paneli fotowoltaicznych w odniesieniu do konkretnych instalacji?

• Recykling 9 modułów o mocy 370 W z instalacji PV 3 kW będzie kosztować ok. 270 zł netto (bez kosztów transportu).
• Za zutylizowanie 19 modułów o mocy 320 W z instalacji 6 kW, trzeba będzie zapłacić ok. 530 zł netto (bez kosztów transportu),
• Pozbycie się 35 modułów o mocy 360 W, z fotowoltaiki 12 kW to z kolei wydatek rzędu ok. 1100 zł netto.

Warto w tym miejscu jednak zauważyć, że niekiedy, koszt recyklingu paneli PV może być już wliczony w ich cenę.

Trzeba jednak pamiętać, że koszt utylizacji fotowoltaiki niekoniecznie musi być Waszym problemem. Odpowiednie polskie przepisy wyjaśniają, kto powinien zająć się panelami po tym, gdy staną się odpadem.

Fotowoltaika - recykling a kwestie prawne

Temat recyklingu fotowoltaiki w wielu krajach nie został odpowiednio uregulowany prawnie, przez co odpady fotowoltaiczne często są traktowane jak zwykłe odpady ogólne lub przemysłowe. Takie podejście nie sprzyja efektywnemu recyklingowi paneli i odzyskiwaniu wszystkich cennych surowców.

Wyjątkiem w tej kwestii jest Unia Europejska, która opracowała i wdrożyła dyrektywę WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive). Definiuje ona panele fotowoltaiczne jako urządzenia elektroniczne i wymaga dla nich 85% skuteczności w odzyskiwaniu surowców wtórnych. Z tego przynajmniej 80% musi zostać wykorzystane w recyklingu lub dalszej produkcji.

Oprócz tego, dyrektywa WEEE zobowiązuje producentów paneli fotowoltaicznych do organizowania i finansowania zbiórek i recyklingu zużytych modułów fotowoltaicznych.

W Polsce, fotowoltaikę traktuje się jako odpady elektryczne i elektroniczne, zgodnie z ustawą o z 11 września 2015 r. o zużytym sprzęcie elektrycznym i elektronicznym (Dz. U. z 2019 r. poz. 1985). To oznacza, że ich producenci są objęci obowiązkiem ich zagospodarowania od momentu, gdy staną się odpadem. Wprowadzający, czyli producent musi zatroszczyć się o ich zebranie i utylizację.

Według szacunków, w 2050 roku ogólnoświatowe pokłady odpadów fotowoltaicznych będą wynosiły ok. 60-78 milionów ton. W kontekście mocy przerobowych sięgających tysięcy ton rocznie statystyki te mogą nie napawać optymizmem. Trzeba jednak pamiętać, że branża recyklingowa będzie się jednak stale rozwijać, co daje nam szansę na uniknięcie powodzi solarnych śmieci. Recykling paneli fotowoltaicznych to jedyne rozwiązanie, które pozwoli nam sięgać po korzyści płynące z elektrowni słonecznych, bez wyrzutów sumienia związanych z nadmiernym wykorzystaniem zasobów naturalnych, niezbędnych do ich produkcji.