Po analýze budoucího využití materiálů ve fotovoltaickém průmyslu krystalického křemíku, včetně skla, hliníku, stříbra, mědi, etylen-vinylacetátu (EVA) a křemíku, německý výzkumný tým zjistil, že předvídatelné problémy s dodávkami by mohl vyřešit přístup cirkulární (kruhové) recyklace. Údajně by se také mohl stát ekonomicky udržitelným.
Vědci v Německu analyzovali budoucí spotřebu materiálu v průmyslu krystalického křemíkového fotovoltaického průmyslu, včetně skla, hliníku, stříbra, mědi, etylenvinylacetátu (EVA) a křemíku. A zjistili, že řešením pro dodávky by mohl být přístup cirkulární recyklace. Tento přístup by vyřešil problémy s řetězci a odpady s potenciálem být ekonomicky udržitelné.
Tým představil podrobnou vizi cyklu „věčného užitku“ pro solární panely a tvrdil, že nyní nastal čas začít provádět změny. Ty umožní recyklaci od kolébky ke kolébce, a Evropa pravděpodobně půjde v čele.
„Řekl bych, že skutečná cirkulární recyklace je v budoucnosti téměř u všeho, co dnes vyrábíme. Největší výzvou podle mého názoru je, že nám stále chybí procesy, které by umožnily cirkulární recyklaci ekonomicky konkurovat výrobě nových materiálů,“ řekl pro vedoucí výzkumu Ian Marius Peters. „Evropa má nejsilnější regulační rámec a očekávám, že u toho ještě nějakou dobu zůstane. Z toho důvodu věřím, že Evropa v nadcházejících letech udá směr.“
Peters tvrdí, že cyklická recyklace učiní fotovoltaiku ještě udržitelnější než nyní. Mezi další výhody patří obnova zdrojů, zejména skla, a dokonce i půdy. V současné době chybí silná ekonomická pobídka, takže recyklace se řídí politikami a předpisy.
Řešení a přístup cirkulární recyklace fotovoltaických materiálů
Ve studii se výzkumníci opírali o budoucí scénář připravený vědcem v oblasti fotovoltaiky Pierrem Verlindenem. Ten předpokládá kumulativní kapacitu 80 TW do roku 2050 a „ustálenou výrobní hodnotu přibližně 3,3 TW/rok.“ Použít se má scénář zejména, pro ekonomickou hodnotu a objemy k určení role cyklické recyklace pro udržení trajektorie růstu solární fotovoltaiky a pro zamezení toku odpadu v „měřítku zhruba ekvivalentním dnešnímu globálnímu elektronickému odpadu.“
Uvažovalo se o recyklaci stříbra, skla a křemíku. Potřeba nahradit nebo snížit stříbro kvůli konkurenci jiných průmyslových odvětví s vyššími maržemi může převýšit nabídku fotovoltaického průmyslu kvůli jeho úzkým maržím.
Tým poznamenal, že pokud se stříbro nahradí, pak se stane „nezbytné“ recyklovat křemík, měď a hliník. Posledně jmenovaný se považuje za druhý nejcennější recyklační produkt fotovoltaického modulu. A „jeho role se pravděpodobně zvýší, jakmile se stříbro stane nahrazeno,“ poznamenali vědci.
Recyklace skla se považuje za „nezbytnou“, zejména v polovině až koncem 30. let 20. století, kdy se množství skla z vysloužilých panelů má pohybovat v desítkách milionů tun. A to proto, protože neexistuje žádný alternativní trh, který by to mohl absorbovat. „Nejvhodnějším trhem a v některých případech jediným dostatečně velkým, aby absorboval množství recyklovaného materiálu, bude samotná výroba fotovoltaických modulů,“ zdůraznil tým.
Nutná realizace procesů
Recyklační procesy si musí zachovat hodnotu recyklovaných součástí, poznamenal. Recyklace křemíku by například mohla snížit předpokládanou spotřebu energie a zkrátit dobu energetické návratnosti modulů vyrobených z recyklovaného křemíku. „Kruhová recyklace křemíku má potenciál stát se hlavním ekonomickým motorem pro recyklaci modulů,“ uvedli.
Do budoucna týmy pracují na návrzích fotovoltaických modulů, které lze snadněji demontovat. „Realizovali jsme prototypy se solárními články zpracovávajícími řešení, u kterých jsme mohli demonstrovat, že všechny materiály lze obnovit na kvalitu původních komponentů,“ řekl Peters.
Je také potřeba výzkum zaměřený na zlepšení kvality recyklovaného křemíku, vývoj technik, jak se zbavit nečistot, a snížení potřebné energie.
„Kruhová recyklace je nezbytná pro řízení významných materiálových toků požadovaných pro globální flotilu fotovoltaických modulů v rozsahu mnoha terawattů,“ uzavírají výzkumníci. A dodávají, že ačkoli masová recyklace fotovoltaických modulů je stále vzdálena roky nebo desetiletí, „je životně důležitá.“ Je třeba se připravit na cirkulační recyklaci již nyní. A to proto, abychom se v budoucnu vyhnuli nakládání s miliony tun odpadu nízké hodnoty.“
Tento perspektivní dokument se objevuje v dokumentu „Cradle-to-cradle recyklace v terawattové fotovoltaice: Vize věčné užitečnosti“, publikovaném v Joule.
Zpětná vazba od zveřejnění je pozitivní. „Zejména nastavení předpokládaných materiálových toků fotovoltaického průmyslu v širším kontextu a zkoumání důsledků pro cyklickou recyklaci je něco, co mi lidé řekli, že to považují za zajímavé a užitečné,“ řekl Peters.
Výzkumníci byli z Helmholtzova institutu Erlangen-Nürnberg pro obnovitelné zdroje energie, Jülichova institutu pro výzkum energie a klimatu a Friedrich-Alexander University.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
