Innowacyjna metoda recyklingu modułów PV opracowana przez naukowców z AGH
Rynek fotowoltaiczny na całym świecie rozwija się bardzo dynamicznie, coraz bardziej popularne stają się przydomowe elektrownie słoneczne, a co za tym rośnie liczba produkowanych modułów PV. Globalnym wyzwaniem staje się to, w jaki sposób utylizować zużyte urządzenia PV.
Skala rynku surowców wtórnych z modułów PV
Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) szacuje, że do 2050 roku w efekcie wymiany instalacji fotowoltaicznych powstanie rynek surowców wtórnych, szacowany na 78 mln ton. Szacunkowo w samej Polsce w 2025 roku będzie zainstalowanych 420 000 ton paneli. Zakładając, żywotność paneli wynoszącą około 25 lat, w najbliższych latach w Polsce do utylizacji lub recyklingu może trafić ponad 100 ton zużytych modułów. Ważne jest, aby w jak najbardziej efektywny sposób dokonać recyklingu tych urządzeń. Dzięki temu możemy odzyskać wiele cennych, rzadkich i strategicznych surowców i ograniczyć negatywny wpływ na środowisko.
Recykling modułów PV obecnie
Obecnie około 95% sprzedawanych na świecie paneli PV jest wyprodukowanych z krzemu krystalicznego. Poza krzemem, surowcami, którymi można odzyskać są również metale szlachetne tj. srebro. Są to cenne zasoby, które po odzyskaniu mogą stanowić wysokiej jakości surowce wtórne do ponownego wykorzystania w różnych branżach i gałęziach przemysłu. Krzem wykorzystywany do produkcji modułów PV jest kosztowny, ponieważ jego produkcja wymaga bardzo energochłonnych procesów. Ponadto, tak jak szkło, produkuje się go z piasku, którego już teraz jest na świecie mało. To zbyt cenny surowiec, aby go po prostu wyrzucić. Aktualne metody recyklingu są często niekompletne, kosztowne i mało wydajne. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej (IRENA) szacuje, że jeśli te surowce będą podlegały pełnemu recyklingowi, wartość rynku przeróbki paneli PV osiągnie wartość 15 mld dolarów.
Nowa, bardzo wydajna metoda recyklingu opracowana w Polsce
Naprzeciw potrzebom rynku wychodzi Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie współpracująca z firmą 2loop Tech S.A. Naukowcom z AGH udało się opracować technologię umożliwiającą odzysk 98-99% surowców z paneli PV. Może być to najbardziej zaawansowana metoda odzysku w Europie.
Stajemy przed globalnym wyzwaniem zagospodarowania zużytych paneli fotowoltaicznych. Nasze metody przetwarzania zużytych paneli, opracowane wraz z firmą 2loop Tech, będą nie tylko w 100% ekologiczne, lecz również efektywne ekonomicznie. Dzięki opracowanym technologiom odzyskamy praktycznie wszystko co możliwe, łącznie z metalami szlachetnymi, takimi jak srebro, w formie umożliwiającej ich ponowne wykorzystanie
– mówi prof. Marek Cała, dziekan Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii AGH w Krakowie.
Na zdjęciu prof. Barbara Tora oraz dr inż. Krzysztof Broda z Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami AGH w Krakowie przy pracy nad metodą recyklingu panel PV.
Jak będzie wyglądał proces recyklingu?
Pierwszym etapem będzie zdjęcie aluminiowej ramy i rozdzielenie urządzenia na pojedyncze elementy, w ten sposób otrzymamy poszczególne składniki – aluminiowe obramowanie, szkło, plastikowe przyłącza, miedź, srebro, okablowanie, klej (który końcowo może okazać się odpadem), oraz krzem. Rozdzielenie będzie odbywać się metodą nie zagrażającą środowisku, jeśli do ługowania wykorzystanie zostanie kwas, to po uzyskaniu interesującego nas składnika, możliwe będzie ponowne uzyskanie czystego rozpuszczalnika. Wiemy, że cały proces będzie odbywał się w zamkniętych modułach z filtracją, jednak na więcej informacji musimy jeszcze poczekać.
Jesteśmy na bardzo zaawansowanym etapie opracowania technologii, jednak z uwagi na składanie wniosków patentowych, szczegóły niektórych etapów muszą pozostać ścisłą tajemnicą. Chcemy, by nasza innowacyjna technologia, która powstała w Polsce, gwarantowała nam niezależność oraz generowała jak najwięcej korzyści, zarówno ekonomicznych, jak i środowiskowych. Oczywiście będę niezmiernie szczęśliwa, jeśli z naszej technologii, na zasadzie licencji, będą korzystać również inne kraje.
– prof. dr hab. Barbara Tora, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie
Znaczenie nowej technologii recyklingu dla krajowych producentów modułów
Metoda będzie gwarantowała producentom optymalną ekonomicznie metodę odzysku ogniw fotowoltaicznych. Obecnie Europejscy producenci modułów fotowoltaicznych są uzależnieni od zagranicznych dostaw, głównie z Chin. Prowadząc recykling, odzyskane surowce pozostaną w kraju i będą mogły być ponownie wykorzystane do produkcji.
Czy metoda opracowana przez AGH jest uniwersalna?
Utrudnieniem w zaplanowaniu procesu odzysku urządzeń są szczegóły konstrukcyjne modułów poszczególnych producentów.
Obecnie badamy cztery generacje paneli PV i każda z nich wymaga odrębnej metody recyklingu. Na rynku pojawiają się kolejne generacje i nimi również będziemy się zajmować, obecnie ponad 90% rynku to panele krzemowe. Te generacje, które się pojawią, będą stanowić problem za 30 lat. Jednak najbliższe lata to zdecydowanie panele nieorganiczne, głównie z tego powodu, że panele produkowane w nowszych technologiach jeśli są wydajniejsze, to koszty ich wytwarzania są wyższe.
– prof. dr hab. Barbara Tora, Wydział Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie