Pemproses sekerap elektronik sedang membangunkan strategi untuk lebih banyak modul fotovoltaik memasuki pasaran. | Bukit120 / Shutterstock
Dalam beberapa aspek, panel solar menghadapi cabaran kitar semula yang sama seperti TV lama. Kos kitar semula yang betul adalah sangat tinggi, nilai komoditinya terhad, dan ia mengandungi logam berbahaya. Pada masa yang sama, agak sedikit pemproses hiliran mengitar semulanya, dan pasaran menentang penggunaan semula.
'Panel solar hampir CRT baharu,' kata AJ Orben, naib presiden We Recycle Solar di Arizona, merujuk kepada tiub sinar katod, yang mengandungi kaca plumbum dan digunakan dalam TV lama yang besar.
Temu bual dengan pakar dalam industri kitar semula elektronik dan panel solar mendedahkan cabaran yang dihadapi oleh industri dalam modul fotovoltaik (PV). Modul fotovoltaik (PV) mungkin disimpan, dibuang, ditinggalkan atau dibuang secara haram, sama seperti CRT dalam banyak kes. Seterusnya adalah sama.
Sebahagiannya untuk mengelakkan kemungkinan salah urus kemudahan kitar semula yang diperakui, organisasi bukan untung Sustainable Electronics Recycling International (SERI) sedang berusaha untuk menambah panel solar pada standard pensijilan e-sisa R2nya. Hampir 1,000 kemudahan kitar semula produk elektronik di seluruh dunia telah lulus pensijilan standard R2.
Pada masa yang sama, semakin banyak panel solar akan terus memasuki peringkat yang dibuang. Walau bagaimanapun, dengan kerumitan pemprosesan—dan peraturan tambahan yang dijangkakan—adalah peluang perniagaan.
'Ini hanyalah puncak gunung ais,' kata John Shegerian, pengasas bersama dan pengerusi eksekutif Pemproses Elektronik Nasional ERI, merujuk kepada bilangan panel yang sedang dikitar semula oleh syarikatnya, kira-kira treler separuh trak seminggu. 'Ini hanya untuk memanaskan badan untuk permainan.'
Menurut data dari Jabatan Tenaga AS, kira-kira 95% daripada panel yang dijual pada masa ini adalah silikon kristal, dan sel fotovoltaik diperbuat daripada semikonduktor silikon. Panel solar direka bentuk untuk menahan unsur-unsur ini selama beberapa dekad dan terdiri daripada sel fotovoltaik yang saling berkait yang dibungkus dalam plastik dan diapit di antara kaca dan helaian belakang. Panel biasa mempunyai bingkai logam (biasanya aluminium) dan wayar tembaga luaran.
Dalam artikel mengenai pemulihan sumber tahun lepas, Melissa Ann Schmid dari EnergyBin, sebuah pertukaran peralatan tenaga suria, menjelaskan bahawa panel silikon kristal kebanyakannya diperbuat daripada kaca, tetapi juga mengandungi plastik, aluminium, silikon, dan tembaga, serta jumlah surih perak, timah, dan plumbum. .
Syarikat kitar semula boleh memisahkan bingkai aluminium dan wayar tembaga luaran dengan mudah untuk dikitar semula. Walau bagaimanapun, kerana sel fotovoltaik dikapsulkan dalam lapisan plastik etilena vinil asetat (EVA) dan terikat pada kaca, proses tambahan diperlukan untuk mendapatkan semula perak, kuprum atau silikon ketulenan tinggi dalam wafer silikon.
We Recycle Solar memiliki kilang kitar semula panel solar yang besar di Yuma, Arizona. Kilang itu terletak di sebuah bandar di sempadan California dan sebuah kilang yang lebih kecil di New York City. We Recycle Solar telah dilancarkan lima tahun lalu dan mengitar semula puluhan ribu panel solar setiap minggu, menggunakan bahan dari rumah, perniagaan dan ladang solar.
Orben berkata syarikat itu adalah pengitar semula panel solar terbesar di Amerika Syarikat, walaupun beliau menegaskan bahawa hanya beberapa syarikat mengitar semula semua atau hampir semua bahan panel solar.
We Recycle Solar menanggalkan bingkai aluminium dan wayar serta mencarik panel. Beliau berkata bahawa campuran hancur menjalani rawatan kimia sekunder, elektrolisis dan proses lain untuk memisahkan logam, silikon dan kaca, dan kemudian dihantar ke pemproses hiliran.
ERI terletak di Fresno, California dan memproses panel solar untuk Redwood Materials, sebuah syarikat permulaan yang terletak di Carson, Nevada, yang bertujuan untuk mendapatkan semula logam berharga daripada bateri. Pada bulan April, ERI mengumumkan perkongsian melalui mana pemproses menghantar semua bateri kitar semula dan sisa panel solar yang dicincang ke Bahan Redwood. Menurut siaran akhbar ERI, sebagai sebahagian daripada perjanjian itu, Redwood melabur sejumlah besar wang dalam ERI.
Shegerian berkata bahawa ERI telah mengusahakan penyelidikan dan pembangunan kitar semula panel solar selama kira-kira tiga tahun. Selepas mengeluarkan bingkai aluminium, ERI mengecilkan saiz panel dalam mesin pencincang yang dibina semula. Langkah utama proses ini adalah untuk mencarik dan memisahkan kaca daripada bahan yang mengandungi logam sambil mengelakkan pelepasan yang tidak perlu.
Bola bahan yang mengandungi logam yang terhasil kemudiannya dihantar ke Redwood, di mana syarikat itu menggunakan teknologinya untuk memisahkan logam seperti tembaga, perak dan plumbum.
Satu lagi syarikat e-waste yang memproses panel solar ialah Echo Environmental, yang mengendalikan kemudahan kitar semula dan guna semula seluas 166,000 kaki persegi di Carrollton, Texas, berhampiran Dallas.
Tommy McGuire, presiden Echo Environmental, berkata bahawa pekerja Echo menerima lebih daripada 1 juta paun panel solar daripada pengilang dan syarikat lain setiap tahun. Mereka mula-mula mengeluarkan bingkai aluminium dan memotong wayar untuk dikitar semula.
Echo kemudian mencincang modul, dan kemudian menggunakan proses pengilangan untuk memisahkan sebahagian daripada kaca bersih, yang dijual untuk penebat gentian kaca dan cat reflektif. Baki bahan yang mengandungi logam dicampurkan ke dalam papan litar yang dicincang daripada produk elektronik dan kemudian dihantar ke peleburan.
Merumitkan persamaan sekerap ialah hakikat bahawa jenis panel tertentu dianggap berbahaya kerana kepekatan logam toksiknya. Jabatan Kesihatan dan Kawalan Alam Sekitar Carolina Selatan telah menghasilkan helaian fakta yang menyenaraikan pelbagai jenis yang mungkin dianggap berbahaya dan menunjukkan bahawa panel tidak berbahaya boleh dilupuskan di tapak pelupusan sisa pepejal perbandaran.
Antara jenis yang memerlukan rawatan khas, bateri filem nipis lebih jarang daripada panel silikon kristal. First Solar ialah pengeluar panel solar dan telah melaksanakan program kitar semula sejak 2005 untuk menghasilkan modul sel solar filem nipis kadmium telluride. Menurut First Solar, proses kitar semula termasuk mencarik dan mengisar dalam kilang tukul. Selepas itu, lamina EVA diasingkan daripada kaca bersih. Di samping itu, syarikat pihak ketiga melakukan proses pemendakan logam untuk mendapatkan semula kadmium dan telurium.
McGuire dari Echo berkata disebabkan logam berbahaya dan keperluan pelupusan tambahan, Echo mengesyorkan agar pelanggannya menghantar bateri filem nipis yang mengandungi kadmium terus ke kemudahan kitar semula First Solar di Ohio.
Beliau menegaskan bahawa secara umum, ujian Echo menunjukkan bahawa panel lain bukan bahan buangan berbahaya. Tetapi mereka masih perlu dikendalikan dengan berhati-hati.
'Modul fotovoltaik biasa anda tidak akan mempunyai banyak kesan berbahaya, tetapi sama seperti produk elektronik, kami pastinya tidak mahu ia memenuhi tapak pelupusan sampah kami,' kata McGuire.
Orben dari We Recycle Solar berkata ujian syarikatnya menunjukkan bahawa di bawah Akta Pemuliharaan dan Kitar Semula Sumber Persekutuan (RCRA), lebih daripada dua pertiga daripada panel itu dianggap sisa berbahaya kerana kepekatan plumbum atau peraknya. Menurut piawaian California, kira-kira 90% daripada panel yang sama dianggap berbahaya kerana walaupun ia tidak melebihi kandungan plumbum atau perak yang boleh diterima, ia melebihi had negeri untuk tembaga atau zink.
Menurut Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS, kilang Yuma kami yang mengitar semula tenaga suria mempunyai lesen sisa berbahaya, yang menyatakan bahawa sisa menghakis, kadmium, plumbum dan perak diproses di sana.
Di samping pertimbangan bahan berbahaya, kitar semula panel solar juga menghadapi cabaran dari segi kebolehlaksanaan ekonomi.
Menurut laporan Mac 2021 daripada Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) dan Institut Penyelidikan Kuasa Elektrik, 'Teknologi, infrastruktur dan proses semasa yang berkaitan dengan modul fotovoltan kitar semula tidak dioptimumkan untuk kitar semula bahan bernilai tinggi yang menjimatkan kos. 'Akibatnya, kos kitar semula sering diimbangi dengan kaedah pelupusan yang lebih murah dan lebih mudah diakses.'
Orben berkata bahawa kos pemprosesan setiap panel We Recycle Solar adalah setinggi AS$25, dan ia bernilai AS$2 hingga AS$4 daripada aluminium, tembaga, plumbum, kaca, perak dan silikon. Beliau berkata bahawa OEM sudah pun berwajaran ringan dan menggunakan logam bernilai rendah dalam generasi baharu produk yang lebih cekap, yang merupakan berita baik dari perspektif pengeluar dan pengguna, tetapi bukan untuk kitar semula.
Pada masa yang sama, Orben tidak menjangkakan kos pemprosesan akan turun dengan ketara pada masa hadapan disebabkan oleh skala ekonomi. Banyak kos masih berkaitan dengan buruh, dan dijangkakan buruh hanya akan menjadi lebih mahal.
Beliau menegaskan bahawa apabila alternatifnya ialah rawatan sisa berbahaya, masih terdapat insentif ekonomi untuk penjana sisa untuk membayar panel kitar semula, tetapi apabila tapak pelupusan sisa pepejal perbandaran yang lebih murah tersedia, kesan ini akan hilang.
Di samping itu, Orben menegaskan bahawa tidak semua pengumpul memahami ekonomi pengendalian bahan yang betul, yang menimbulkan tekanan kos dari awal.
We Recycle Solar sering menerima panggilan daripada stesen pemindahan, tapak pelupusan sampah dan kitar semula lain yang menerima panel solar secara percuma atau pada harga yang rendah (contohnya, 10 sen setiap paun) kerana mereka berpendapat ia mengandungi banyak bahan berharga.
McGuire dari Echo Environmental menambah bahawa nilai komersil panel solar terutamanya dicerminkan dalam bingkai aluminium, dan wayar dan produk kaca bersih juga menjana sejumlah pendapatan.
Proses Echo mencampurkan bahan sel fotovoltaik yang dicincang dengan sisa papan litar yang dicincang yang dihantar ke peleburan mengurangkan nilai campuran papan litar sebanyak beberapa sen per paun, tetapi amalan ini juga menjauhkan bahan daripada tapak pelupusan sampah dan membolehkan kitar semula Logam juga mengimbangi permintaan untuk fluks dari pelebur, katanya.
Shegerian ERI menegaskan bahawa buat masa ini, kilang Fresno syarikatnya ialah satu-satunya kilang ERI yang memproses panel solar. Tetapi kemudahan lain ERI di seluruh negara menerima panggilan mengenai kitar semula panel solar setiap hari.
'Peluangnya sangat besar, tetapi untuk melakukannya dengan cara yang betul akan memerlukan banyak wang,' kata Shegerian.
Panel solar direka bentuk untuk menjana elektrik selama beberapa dekad, jadi menjual semula panel terpakai mungkin merupakan pilihan ekonomi dan mesra alam yang terbaik, dan pertukaran ini memang berlaku.
Pada masa yang sama, pemproses berkata bahawa kuasa dasar pasaran dan cukai tertentu juga menentang penggunaan semula.
McGuire berkata Echo mempunyai keupayaan untuk menguji output tenaga panel terpakai supaya ia boleh dijual semula. Beliau berkata ini berkesan untuk modul bernilai lebih tinggi, dan menunjukkan bahawa terdapat pasaran antarabangsa untuk modul terpakai serta projek domestik sekali sahaja.
Tetapi beliau menegaskan bahawa panel yang tidak lulus pemeriksaan kawalan kualiti pengeluar tidak boleh dijual semula. McGuire berkata bahawa apabila kontraktor melakukan pembongkaran dan pengagregatan dan menghantar panel solar ke Echo, perkara yang biasanya tiba ialah jenis panel yang berbeza tidak sepadan, menjadikannya sukar untuk mengekalkan inventori yang konsisten.
Di samping itu, kadar inovasi panel menghalang jualan semula, kerana harga panel baharu menurun apabila kecekapan meningkat. Menurut data daripada Pentadbiran Maklumat Tenaga AS, nilai purata modul fotovoltaik yang dihantar pada 2019 (tahun terkini yang datanya tersedia) ialah 41 sen setiap watt penjanaan kuasa puncak. Sepuluh tahun lalu, purata ialah AS$2.79 setiap watt puncak.
Kami mengitar semula tenaga solar dan menjual semula peralatan solar. Tetapi Orben juga membandingkan masalah ini dengan masalah yang dihadapi oleh kawasan tertentu dalam pasaran elektronik. 'Memiliki panel yang masih dalam pengeluaran 15 tahun lalu adalah seperti memiliki Pentium 3 hari ini,' kata Orben.
Apa lagi yang menghalang pasaran sekunder ialah dasar cukai Amerika Syarikat. McGuire menegaskan bahawa kerajaan persekutuan menyediakan kredit cukai untuk pemilik rumah yang memasang sistem fotovoltaik baharu-menjelang 2021, kredit akan menjadi 26% daripada kos sistem.
'Ini benar-benar persekitaran persaingan yang tidak seimbang, kerana anda tidak boleh mendapatkan kredit cukai pada modul terpakai,' kata McGuire.
Menurut data daripada Pentadbiran Maklumat Tenaga AS, penghantaran panel baharu telah meningkat dengan ketara dalam tempoh 15 tahun yang lalu. Pada 2019, penghantaran modul fotovoltaik mencukupi untuk menjana lebih daripada 16 juta kilowatt kuasa puncak, peningkatan hampir 14 kali ganda daripada penghantaran sepuluh tahun lalu.
Disebabkan oleh peningkatan prestasi dan pengurangan kos panel baharu, kebanyakan daripada mereka akan dilucutkan tauliahnya sebelum tamat hayat bergunanya (Shegerian ERI berkata kerana pulangan pelaburan sangat menarik, pengeluar kuasa mungkin menggantikannya dalam tempoh lima tahun atau kurang ).
Laporan oleh Agensi Tenaga Boleh Diperbaharui Antarabangsa (IRENA) dan Program Sistem Penjanaan Kuasa Fotovoltaik Agensi Tenaga Antarabangsa (IEA-PVPS) menganggarkan bahawa menjelang 2050, jumlah kumulatif sisa panel fotovoltaik global akan mencapai 60-78 juta tan. Melebihi kira-kira 43,500-250,000 tan pada 2016.
Laporan itu memerlukan penggunaan langkah-langkah seperti peraturan sisa khusus fotovoltaik. Sebahagian daripadanya telah pun berlaku. Sebagai contoh, Eropah telah meluluskan undang-undang yang memaksa pengeluar panel solar membiayai pengumpulan dan kitar semula produk mereka.
Pada 2017, Negeri Washington menjadi negeri pertama yang meluluskan rang undang-undang yang menubuhkan program Tanggungjawab Pengeluar Lanjutan (EPR) untuk panel solar. Mulai Julai 2023, undang-undang akan menghendaki pengeluar menyediakan dana untuk pengumpulan dan kitar semula panel.
