Az energiaipar radikális változáson megy keresztül, és a megújuló energiaforrások felé való fokozatos elmozdulás több mint nyilvánvaló. Mindazonáltal nem minden, ami fenntarthatónak tűnik, marad az is az életciklusa végén. Legalábbis ez a leggyakoribb aggodalom a fotovoltaikus (PV) napelemekkel kapcsolatban. Fenntartható energiaforrásról van szó, amely kizárólag a napsugárzástól függ, és képes áramot szállítani otthonunkba. Mi történik azonban a napelemekkel, ha nem teljesítenek hatékonyan? Fedezze fel útjukat az újrahasznosítási folyamaton keresztül az alábbi infografikán:
Ha szeretné használni ezt az infografikát, használja az alábbi beágyazási kódot:
A napelemek élettartama
Hány évig tartanak a napelemek? A kérdés, ami a legtöbb ember fejében megfordul, amikor a napelemeket fontolgatja. Tanulmányok szerint a napelemek várható élettartama körülbelül 30 év a leszerelés előtt.
A fotovoltaikus panelek élettartama alatt 20 százalékos teljesítménycsökkenés következhet be. Az első 10-12 év között a hatékonyság legfeljebb 10 százalékkal csökken, 25 év elérésekor pedig 20 százalékkal. Ezeket a számokat a gyártók többsége garantálja.
A tapasztalatok mégis azt mutatják, hogy a valóságban 25 év után a hatásfok csupán 6-8 százalékkal csökken. A napelemek élettartama tehát sokkal hosszabb lehet a hivatalosan megadottnál. A jó minőségű PV-panelek élettartama akár a 30-40 évet is elérheti, és utána is működőképesek maradnak, bár csökkenő hatásfokkal.
A napelemek ártalmatlanítása
A szabályozás szempontjából a PV-panelek hulladékai továbbra is az általános hulladékok közé tartoznak. Egyetlen kivétel létezik uniós szinten, ahol a fotovoltaikus panelek az elektromos és elektronikus berendezések hulladékairól szóló irányelvben (WEEE-irányelv) e-hulladékként vannak meghatározva. A fotovoltaikus panelek hulladékkezelését tehát ez az irányelv szabályozza, más jogi keretek mellett.
A napelemgyártókat törvény kötelezi arra, hogy teljesítsenek bizonyos jogi követelményeket és újrahasznosítási szabványokat annak érdekében, hogy a napelemek ne terheljék a környezetet. Ekkor kezdtek kialakulni a napelemek újrahasznosítására szolgáló technológiák.
A napelemgyártók együttműködtek a kormányzati intézményekkel, és kidolgoztak néhány módszert a napelemhulladék kezelésére.
Napelemhulladék
Tény, hogy ha nem kerül sor újrahasznosítási folyamatokra, 2050-re 60 millió tonna napelemhulladék fog a hulladéklerakókban heverni; mivel minden napelem bizonyos mennyiségű mérgező anyagot tartalmaz, ez valóban az energiaellátás nem túl fenntartható módja lenne.
Az alábbi interaktív térképen megnézheti, mely országokban keletkezik a legtöbb napelemhulladék:
Ha szeretné használni ezt az interaktív térképet, használja az alábbi kódot:
<iframe src=”https://www.google.com/maps/d/u/0/embed?mid=1g4J5np6uhrHh-PmC-K4fB7QmJvU&ll=26,16&z=2″ width=”100%” height=”600″></iframe><p>Created by <a href=”https://www.greenmatch.co.uk/”>GreenMatch</a></p>
Az általános vélekedés, hogy a napelemek nem újrahasznosíthatók, tehát mítosz. Ez azonban egy olyan folyamat, amelynek széles körű bevezetéséhez időre van szüksége, és további kutatásokat igényel, hogy teljes mértékben elérje az összes napelem-összetevő megfelelő újrahasznosításának lehetőségét. Ezért szükséges, hogy a tervező és az újrahasznosító egységek szorosan együttműködjenek, hogy az újrahasznosíthatóságot a körültekintő ökotervezéssel biztosítsák.
Napelemek újrahasznosítási folyamatai
A napelemeknek két fő típusa van, amelyek különböző újrahasznosítási megközelítéseket igényelnek. Mindkét típus – a szilíciumalapú és a vékonyréteg-alapú – különböző ipari eljárásokkal újrahasznosítható. Jelenleg a szilícium alapú panelek elterjedtebbek, bár ez nem jelenti azt, hogy ne lenne nagy érték a vékonyréteg alapú cellák anyagában.
A napelemek újrahasznosításának témájában végzett kutatások számos technológiát eredményeztek. Ezek közül néhány elérte a meghökkentő 96%-os újrahasznosítási hatékonyságot is, de a cél az, hogy a jövőben magasabbra emeljék a lécet.
Szilícium alapú napelemek újrahasznosítása
A szilícium alapú napelemek újrahasznosítási folyamata a tényleges termék szétszerelésével kezdődik az alumínium és az üveg részek szétválasztása érdekében. Az üveg majdnem teljes egészében (95%) újrafelhasználható, míg a külső fémrészeket a cellakeretek újraformázásához használják fel. A fennmaradó anyagokat 500°C-on hőkezelik egy hőkezelő egységben, hogy a cellaelemek közötti kötődést feloldják. A rendkívüli hő hatására a tokozó műanyag elpárolog, így a szilíciumcellák készen állnak a további feldolgozásra. A támogató technológia biztosítja, hogy még ez a műanyag sem vész kárba, ezért hőforrásként újra felhasználják a további hőkezeléshez.
A hőkezelés után a zöld hardvert fizikailag szétválasztják. Ezek 80%-a könnyen újrafelhasználható, míg a maradékot tovább finomítják. A szilíciumrészecskéket – az úgynevezett ostyákat – savval marják ki. A törött ostyákat megolvasztják, hogy újra felhasználják őket új szilíciummodulok gyártásához, ami a szilíciumanyag 85%-os újrahasznosítási arányát eredményezi.
Vékonyréteg-alapú napelemek újrahasznosítása
A vékonyréteg-alapú panelek feldolgozása ehhez képest drasztikusabban történik. Az első lépés az, hogy aprítógépbe helyezik őket. Ezután egy kalapácsmalom gondoskodik arról, hogy az összes részecske ne legyen nagyobb 4-5 mm-nél, ez az a méret, ahol a belső anyagokat összetartó laminálás megszakad, és így eltávolítható. A szilíciumalapú PV-panelekkel ellentétben a megmaradó anyag szilárd és folyékony anyagból is áll. Ezek szétválasztásához egy forgó csavart használnak, amely alapvetően egy csőben tartja forgásban a szilárd részeket, míg a folyadék egy tartályba csöpög.
A folyadékok a tisztaság biztosítása érdekében egy kicsapási és víztelenítési folyamaton mennek keresztül. Az így kapott anyag fémfeldolgozáson megy keresztül a különböző félvezető anyagok teljes szétválasztása érdekében. Ez utóbbi lépés a panelek gyártásakor alkalmazott tényleges technológiától függ, azonban átlagosan a félvezető anyag 95%-a újrafelhasználásra kerül.
A szilárd anyagokat ún. rétegközi anyagok szennyezik, amelyek kisebb tömegűek, és rezgő felületen keresztül eltávolíthatók. Végül az anyag öblítésen megy keresztül. Ami visszamarad, az tiszta üveg, így az üvegelemek 90%-a megmarad a könnyű újragyártás érdekében.
A napelemes hulladékkezelés jövőbeli előnyei
Most, hogy tudjuk, hogy a napelemek újrahasznosíthatók, a kérdés az, hogy ez milyen egyéb előnyökkel jár a gazdaság számára – ha egyáltalán van ilyen. Nyilvánvaló, hogy megfelelő napelem-újrahasznosítási infrastruktúrát kell létrehozni a közeljövőben kidobásra kerülő nagy mennyiségű PV-modul kezeléséhez. Amint ez megtörténik, számos pozitív tényezőnek és új lehetőségnek leszünk tanúi a gazdaságon belül.
A PV újrahasznosítása nemcsak több zöld munkalehetőséget teremt, hanem 2050-re mintegy 11 milliárd fontnyi hasznosítható értéket is. Ez a beáramlás lehetővé teszi majd 2 milliárd új panel előállítását anélkül, hogy nyersanyagokba kellene beruházni. Ez azt jelenti, hogy csak a korábban használt anyagok újrafelhasználásából mintegy 630 GW energiát lehet majd előállítani.
A napenergia árának folyamatos csökkenésének köszönhetően egyre több háztartás és vállalkozás dönt a napenergia-rendszerekbe való beruházás mellett. Ennek eredményeképpen még több gazdasági lehetőség fog megjelenni a napelemek újrahasznosításában.