Biorąc pod uwagę rosnącą popularność energii słonecznej w większości części świata, istnieje coraz większa potrzeba zapewnienia dobrego potencjału odzyskiwania używanych paneli fotowoltaicznych. Istnieje kilka czynników, które należy wziąć pod uwagę w tym zakresie. Należą do nich długość życia paneli, wykorzystanie w nich materiału nie opartego na krzemie oraz polityka zarządzania zużytymi panelami fotowoltaicznymi.
Fotowoltaika jest jedną z najważniejszych form energii odnawialnej
W całej historii ludzkości energia słoneczna była jedną z najważniejszych form energii odnawialnej. Ilość energii, która jest wypromieniowywana przez Słońce każdego dnia jest ogromna. Można ją wykorzystać i zamienić na energię elektryczną za pomocą technologii fotowoltaicznej (PV).
Wraz z postępem technologicznym, systemy fotowoltaiczne stają się coraz bardziej wydajne. Ponadto, w ciągu ostatniej dekady koszty instalacji fotowoltaicznych drastycznie spadły. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) oszacowała, że w 2018 r. na świecie zainstalowano 580 GWe fotowoltaiki, w porównaniu z 489 GWe w 2010 r.
Istnieje wiele zastosowań energii słonecznej. Można ją wykorzystać do ogrzewania wody, zasilania energią elektryczną i zapewnienia naturalnego oświetlenia. Ponadto, energia słoneczna może być wykorzystana do zmniejszenia zużycia paliw kopalnych. W rzeczywistości odnawialne źródła energii są istotną częścią globalnego wyścigu w walce ze zmianami klimatycznymi.
Fotowoltaika i energia wiatrowa to dwie formy energii odnawialnej, które są uważane za kluczowe w wyścigu do walki ze zmianami klimatu. Jednak obie są ograniczone przez nieciągłość tych źródeł. Te odnawialne źródła energii muszą być uzupełnione o wielkoskalowe magazyny energii elektrycznej. Muszą być również powielane w celu zaspokojenia zapotrzebowania.
Energia elektryczna z energii słonecznej i wiatrowej jest trudna do włączenia do sieci na wysokim poziomie z wielu powodów. Jednym z głównych powodów jest to, że siła energii może zostać przerwana przez zachmurzenie. Innym jest to, że produkowana energia przemieszcza się w kierunku powierzchni słonecznej przez konwekcję.
Wiele krajów posiada politykę w zakresie energii odnawialnej. Kraje te są dobrze przygotowane do sprostania wyzwaniom energetycznym przyszłości. Ponadto, energia słoneczna i wiatrowa stają się głównymi źródłami energii. Te odnawialne energie generują również trzy razy więcej miejsc pracy niż paliwa kopalne.
Bliski Wschód i Afryka Północna są idealne do rozwoju na dużą skalę koncentrującej się energii słonecznej. Technologie te wykorzystują lustro paraboliczne do koncentracji energii słonecznej. Wyprodukowana energia może być następnie przechowywana w stopionej soli.
Ponadto, wiele krajów pracuje nad budową sieci energii odnawialnej na dużą skalę. W rzeczywistości rząd federalny Nigerii utworzył partnerstwo publiczno-prywatne ze SkyPower FAS Energy w celu rozwinięcia 3 GWe mocy PV w skali użytkowej w Nigerii.
Żywotność paneli słonecznych
Pomimo tego, że panele słoneczne nie są z natury kruche, z czasem ulegają degradacji. Panele te mogą przetrwać 25 lat, ale nie będą już produkować takiej samej ilości energii jak wtedy, gdy były nowe.
Aby poprawić długowieczność swoich paneli, jest kilka rzeczy, które możesz zrobić. Po pierwsze, możesz utrzymywać swoje panele w czystości i bez przeszkód. Zmniejszy to ich obciążenie. Następnie, można użyć blokerów UV, aby chronić je przed słońcem. Wreszcie, co kilka lat można przeprowadzić kontrolę konserwacyjną, aby upewnić się, że wszystko działa prawidłowo.
Podczas gdy żywotność panelu słonecznego może być określona przez jego środowisko, jest prawdopodobne, że wysokiej jakości panel będzie ulegał degradacji w wolniejszym tempie niż mniej wyrafinowany panel. To może być duża zaleta dla konsumentów, którzy chcą uniknąć kosztownych wymian i napraw.
Jednym z najbardziej oczywistych sposobów na przedłużenie żywotności panelu słonecznego jest usunięcie wszelkich zanieczyszczeń z paneli. Zmniejszy to również szansę na powstanie mikropęknięć i innych defektów.
Oprócz zanieczyszczeń, inne kwestie mogą wpłynąć na długowieczność twojego panelu. Niektóre czynniki to zabrudzenia, wysokie temperatury i uszkodzenia spowodowane wodą.
Ultrafioletowe światło słoneczne może również wpłynąć na długowieczność twoich paneli. Panele te powinny być regularnie czyszczone, aby uniknąć zanieczyszczeń. Należy również pamiętać, aby trzymać panele z dala od drzew i zwisających gałęzi. Jest to szczególnie prawdziwe, jeśli masz płaski dach.
Promienie słoneczne są najlepszą rzeczą w energii słonecznej, ale również najbardziej obciążają panele. Na szczęście nowoczesne panele ulegają degradacji w stosunkowo wolnym tempie.
Jedną z najlepszych rzeczy, jaką możesz zrobić dla swojego systemu solarnego jest poddanie paneli profesjonalnej kontroli konserwacyjnej co kilka lat. Możesz również sprawdzić jakość swoich paneli, prosząc swoją firmę solarną o test mocy wyjściowej. Jeśli jesteś zadowolony, że wszystko działa prawidłowo, możesz cieszyć się swoim systemem przez wiele lat.
Najlepszym sposobem na uzyskanie panelu słonecznego o najdłuższej żywotności jest wybór producenta, który oferuje gwarancję. Większość producentów paneli oferuje standardową 25-letnią gwarancję. Jednak w przypadku konkretnych problemów mogą być dostępne oddzielne gwarancje.
Panele słoneczne nie oparte na krzemie
Zazwyczaj panele słoneczne składają się z krzemu, miedzi, aluminium i szkła. Istnieje jednak wiele innych materiałów wykorzystywanych do stworzenia panelu słonecznego. Niektóre z nich to metale, plastik, a nawet piasek. Materiały te mogą być oddzielone od siebie, co pozwala na ponowne wykorzystanie niektórych z nich.
Badanie przeprowadzone przez Międzynarodową Agencję Energii Odnawialnej (IRENA) przewiduje, że możliwa do odzyskania wartość zużytych paneli słonecznych osiągnie 15 miliardów dolarów do 2050 roku. Wartość ta obejmuje takie materiały jak krzem, miedź, aluminium i srebro. Materiały te można wyizolować z panelu i poddać recyklingowi. Jednak niektóre z tych materiałów są toksyczne i mogą być niebezpieczne.
Pomimo tego, panele słoneczne nadal nadają się do recyklingu. Zazwyczaj proces recyklingu obejmuje rozdrabnianie i kruszenie. Materiał jest następnie analizowany pod kątem toksyczności. Jest on również rozdzielany na różne strumienie recyklingu.
Wiele firm pracuje nad rozwojem procesu recyklingu. Na przykład firma First Solar ma kilka fabryk w Stanach Zjednoczonych i Malezji. Założyła również spółkę joint venture z firmą Hamada w Japonii.
Inne firmy badają również rozwój rynku wtórnego dla paneli słonecznych. Jednak w Stanach Zjednoczonych rynek ten jest jeszcze stosunkowo niewielki.
Niektóre z materiałów, które mogą być poddane recyklingowi z modułów słonecznych to aluminium, miedź, kadm i krzem. Jednak wskaźnik odzysku nie jest jeszcze bardzo wysoki.
Głównym powodem niskiego wskaźnika odzysku jest brak regulacji. Chiny nie mają jeszcze silnej polityki w zakresie recyklingu.
W Japonii proces recyklingu paneli słonecznych jest kontrolowany przez japońskie ministerstwo środowiska. Nie jest jasne, czy Chiny planują recykling ogromnej ilości odpadów słonecznych produkowanych przez ich fabryki.
W Chinach działa dwa razy więcej elektrowni słonecznych niż w USA. Nie ma jednak żadnych propozycji dotyczących wyrzucania starych paneli.
Jednak Europa wymaga od producentów paneli słonecznych utylizacji odpadów. Kalifornijski Departament Kontroli Substancji Toksycznych zmodernizował swoje zakłady utylizacji materiałów niebezpiecznych. Zaoferował przejęcie przetwarzania odpadów słonecznych, gdy obiekty w Europie odmówiły.
Polityka zarządzania zużytymi panelami fotowoltaicznymi
Zarządzanie końcem życia (EOL) zużytych paneli fotowoltaicznych (paneli PV) jest ważną kwestią środowiskową. Panele te są uważane za odpady niebezpieczne, gdy ich okres użytkowania dobiega końca. W Stanach Zjednoczonych średni czas życia panelu PV wynosi 30 lat. Jego cykl życia obejmuje cztery podstawowe etapy: produkcję, transport, instalację i EOL.
Ogniwa fotowoltaiczne to wyspecjalizowane diody półprzewodnikowe, które przetwarzają promieniowanie słoneczne na energię elektryczną. Do produkcji tych paneli wykorzystuje się głównie krzem krystaliczny. Istnieją jednak inne materiały, które również są wykorzystywane. Należą do nich aluminium, szkło oraz zewnętrzne elementy metalowe.
W Stanach Zjednoczonych w użyciu jest ponad sto milionów paneli PV. Jednak większość tych paneli nie jest poddawana recyklingowi. Są one przede wszystkim wyrzucane na składowiska odpadów.
Ogniwa fotowoltaiczne zawierają substancje toksyczne, które mogą wyciekać do ziemi lub powodować skażenie wody pitnej. Istnieje wiele sposobów na pozbycie się tych odpadów. W Stanach Zjednoczonych działa kilka firm zajmujących się recyklingiem elektroniki, takich jak ECS Refining.
Kilka krajów wprowadziło przepisy wymagające od producentów finansowania recyklingu paneli PV. Na przykład stan Waszyngton uchwalił w zeszłym roku przepisy wymagające od producentów finansowania odzysku zużytych paneli słonecznych. Oczekuje się, że ustawodawstwo zostanie w pełni wdrożone do 2021 roku.
Dyrektywa Unii Europejskiej w sprawie zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (WEEE) wymaga od producentów finansowania przetwarzania po zakończeniu eksploatacji paneli słonecznych sprzedawanych w Europie. Dyrektywa WEEE obejmuje również ZSEE z gospodarstw domowych. Organizacja WEEELABEX przyznaje certyfikaty firmom zajmującym się przetwarzaniem odpadów.
W miarę wdrażania kolejnych systemów PV, liczba paneli, które osiągną etap EOL będzie rosła. Oznacza to, że więcej odpadów PV będzie wyrzucanych. Kluczowe jest opracowanie i wdrożenie działań politycznych w celu rozwiązania tych wyzwań.
EOL zużytych paneli PV przedstawia nowe możliwości tworzenia wartości. Wiąże się również z nowymi wyzwaniami. Ważne jest, aby producenci byli odpowiedzialni za odzyskiwanie materiałów ze zużytych paneli. Producenci powinni być również zachęcani do przyjmowania przyjaznych dla środowiska projektów.
Polityki zarządzania zużytymi panelami fotowoltaicznymi mogą pomóc w zmniejszeniu ilości składowisk odpadów i stworzeniu zrównoważonej przyszłości energetycznej. Mogą one również pomóc przedłużyć żywotność paneli i poprawić zrozumienie wpływu na środowisko.