Τα φωτοβολταϊκά πάνελ πεθαίνουν νωρίτερα απ΄ότι υπόσχονται οι κατασκευαστές και μετατρέπονται σε τοξικά απόβλητα

Τα φωτοβολταϊκά πάνελ είναι ένα όφελος για την καθαρή ενέργεια, αλλά είναι δύσκολο να ανακυκλωθούν. Καθώς λήγουν τα παλαιότερα, ετοιμαστείτε για μια υπερφόρτωση ηλιακών ηλεκτρονικών αποβλήτων.

Τα ηλιακά πάνελ είναι μια ολοένα και πιο σημαντική πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Είναι επίσης πολύπλοκα κομμάτια τεχνολογίας που γίνονται μεγάλα, ογκώδη φύλλα ηλεκτρονικών απορριμμάτων στο τέλος της ζωής τους – και αυτή τη στιγμή, ο  κόσμος δεν έχει σχέδιο για να το αντιμετωπίσει.

Αλλά θα χρειαστεί να αναπτύξουμε ένα σύντομα, επειδή η υπερβολή των ηλιακών ηλεκτρονικών αποβλήτων πλησιάζει. Μέχρι το 2050, ο Διεθνής Οργανισμός Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας προβλέπει ότι έως και 78 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι ηλιακών συλλεκτών θα έχουν φτάσει στο τέλος της ζωής τους και ότι ο κόσμος θα παράγει περίπου 6 εκατομμύρια μετρικούς τόνους νέων ηλιακών ηλεκτρονικών αποβλήτων ετησίως. Ενώ ο τελευταίος αριθμός είναι ένα μικρό κλάσμα των συνολικών ηλεκτρονικών αποβλήτων που παράγει η ανθρωπότητα κάθε χρόνο, οι τυπικές μέθοδοι ανακύκλωσης ηλεκτρονικών δεν το περιορίζουν για τους ηλιακούς συλλέκτες. Η ανάκτηση των πιο πολύτιμων υλικών από ένα, συμπεριλαμβανομένου του ασημιού και του πυριτίου, απαιτεί εξατομικευμένες λύσεις ανακύκλωσης. Και αν αποτύχουμε να αναπτύξουμε αυτές τις λύσεις μαζί με πολιτικές που υποστηρίζουν την ευρεία υιοθέτησή τους, γνωρίζουμε ήδη τι θα συμβεί.

«Εάν δεν επιβάλουμε την ανακύκλωση, πολλές από τις μονάδες θα πάνε στους χώρους υγειονομικής ταφής», δήλωσε η ερευνήτρια ηλιακής ενέργειας από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, Meng Tao, η οποία έγραψε πρόσφατα μια ανασκόπηση για την ανακύκλωση ηλιακών συλλεκτών πυριτίου, τα οποία αποτελούν το 95%  της ηλιακής αγοράς.

Τα ηλιακά πάνελ αποτελούνται από φωτοβολταϊκά στοιχεία (PV) που μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια. Όταν αυτά τα πάνελ εισέρχονται σε χώρους υγειονομικής ταφής, πολύτιμοι πόροι πάνε χαμένοι. Και επειδή οι ηλιακοί συλλέκτες περιέχουν τοξικά υλικά όπως ο μόλυβδος που μπορούν να εκπλυθούν καθώς διασπώνται, η υγειονομική ταφή δημιουργεί επίσης νέους περιβαλλοντικούς κινδύνους.

Οι περισσότεροι κατασκευαστές ηλιακών συστημάτων ισχυρίζονται ότι τα πάνελ τους θα διαρκέσουν για περίπου 25 χρόνια και ο κόσμος δεν άρχισε να χρησιμοποιεί ευρέως ηλιακή ενέργεια μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2000. Ως αποτέλεσμα, ένας αρκετά μικρός αριθμός πάνελ παροπλίζεται σήμερα. Η PV Cycle, ένας μη κερδοσκοπικός οργανισμός αφιερωμένος στην ανάκτηση και ανακύκλωση ηλιακών πάνελ, συλλέγει αρκετές χιλιάδες τόνους ηλιακών ηλεκτρονικών αποβλήτων σε όλη την Ευρωπαϊκή Ένωση κάθε χρόνο, σύμφωνα με τον διευθυντή Jan Clyncke. Αυτός ο αριθμός περιλαμβάνει ηλιακούς συλλέκτες που έχουν φτάσει στο τέλος της ζωής τους αλλά και αυτούς που παροπλίστηκαν νωρίς επειδή υπέστησαν ζημιές κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, είχαν κάποιου είδους κατασκευαστικό ελάττωμα ή αντικαταστάθηκαν με ένα νεότερο, πιο αποτελεσματικό μοντέλο.

Όταν τα ηλιακά πάνελ φτάνουν στο τέλος της ζωής τους σήμερα, αντιμετωπίζουν μερικές πιθανές τύχες. Σύμφωνα με τη νομοθεσία της ΕΕ, οι παραγωγοί υποχρεούνται να διασφαλίζουν ότι τα ηλιακά πάνελ τους ανακυκλώνονται σωστά. Στην Ιαπωνία, την Ινδία και την Αυστραλία, οι απαιτήσεις ανακύκλωσης βρίσκονται υπό επεξεργασία. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, είναι η Άγρια Δύση: Με εξαίρεση έναν κρατικό νόμο στην Ουάσιγκτον, οι ΗΠΑ δεν έχουν καμία απολύτως εντολή ανακύκλωσης ηλιακής ενέργειας. Οι εθελοντικές προσπάθειες ανακύκλωσης που καθοδηγούνται από τη βιομηχανία είναι περιορισμένης έκτασης. «Αυτή τη στιγμή, είμαστε αρκετά βέβαιοι ότι ο αριθμός είναι περίπου το 10% των ηλιακών συλλεκτών που ανακυκλώνονται», δήλωσε ο Sam Vanderhoof, Διευθύνων Σύμβουλος της Recycle PV Solar, μιας από τις μοναδικές αμερικανικές εταιρείες που ασχολούνται με την ανακύκλωση φωτοβολταϊκών. Τα υπόλοιπα, λέει, πηγαίνουν σε χωματερές ή εξάγονται στο εξωτερικό για επαναχρησιμοποίηση σε αναπτυσσόμενες χώρες με ασθενή περιβαλλοντική προστασία.

Ακόμη και όταν γίνεται η ανακύκλωση, υπάρχουν πολλά περιθώρια βελτίωσης. Ένα ηλιακό πάνελ είναι ουσιαστικά ένα ηλεκτρονικό σάντουιτς. Η γέμιση είναι ένα λεπτό στρώμα από κρυσταλλικές κυψέλες πυριτίου, οι οποίες είναι μονωμένες και προστατεύονται από τα στοιχεία και στις δύο πλευρές με φύλλα πολυμερών και γυαλί. Είναι όλα μαζί σε ένα πλαίσιο αλουμινίου. Στο πίσω μέρος του πίνακα, ένα κουτί διακλάδωσης περιέχει χάλκινη καλωδίωση που διοχετεύει την ηλεκτρική ενέργεια καθώς παράγεται.

Σε μια τυπική εγκατάσταση ηλεκτρονικών αποβλήτων, αυτό το σάντουιτς υψηλής τεχνολογίας θα αντιμετωπίζεται ωμή. Οι ανακυκλωτές συχνά αφαιρούν το πλαίσιο του πάνελ και το κουτί διακλάδωσης για να ανακτήσουν το αλουμίνιο και τον χαλκό και στη συνέχεια τεμαχίζουν το υπόλοιπο δομοστοιχείο, συμπεριλαμβανομένου του γυαλιού, των πολυμερών και των στοιχείων πυριτίου, τα οποία επικαλύπτονται με ένα ασημένιο ηλεκτρόδιο και συγκολλούνται με κασσίτερο και μόλυβδο. (Επειδή η συντριπτική πλειονότητα αυτού του μείγματος κατά βάρος είναι γυαλί, το προκύπτον προϊόν θεωρείται ακάθαρτο, θρυμματισμένο γυαλί.)

Ο Tao και οι συνεργάτες του εκτιμούν ότι ένας ανακυκλωτής που χωρίζει ένα τυπικό πάνελ πυριτίου 60 κυψελών μπορεί να πάρει περίπου $3 για το ανακτημένο αλουμίνιο , χαλκό και γυαλί. Ο Vanderhoof, εν τω μεταξύ, λέει ότι το κόστος ανακύκλωσης αυτού του πάνελ στις ΗΠΑ κυμαίνεται μεταξύ 12 και 25 $—μετά το κόστος μεταφοράς, το οποίο «συχνά ισούται με το κόστος ανακύκλωσης». Ταυτόχρονα, στις πολιτείες που το επιτρέπουν, συνήθως κοστίζει λιγότερο από ένα δολάριο η απόρριψη ενός ηλιακού πάνελ σε μια χωματερή στερεών αποβλήτων.

«Πιστεύουμε ότι το μεγάλο τυφλό σημείο στις ΗΠΑ για την ανακύκλωση είναι ότι το κόστος υπερβαίνει κατά πολύ τα έσοδα», είπε ο Meng. «Είναι της τάξης της αναλογίας 10 προς 1».

Εάν τα πιο πολύτιμα εξαρτήματα ενός ηλιακού πάνελ – δηλαδή το πυρίτιο και το ασήμι – μπορούσαν να διαχωριστούν και να καθαριστούν αποτελεσματικά, αυτό θα μπορούσε να βελτιώσει αυτή την αναλογία κόστους προς έσοδα. Ένας μικρός αριθμός αποκλειστικών ανακυκλωτών ηλιακών φωτοβολταϊκών προσπαθούν να το κάνουν αυτό. Η Veolia, η οποία διαχειρίζεται το μοναδικό εργοστάσιο ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών πυριτίου εμπορικής κλίμακας στον κόσμο στη Γαλλία, τεμαχίζει και αλέθει τα πάνελ και στη συνέχεια χρησιμοποιεί μια οπτική τεχνική για την ανάκτηση πυριτίου χαμηλής καθαρότητας.

Σύμφωνα με τον Vanderhoof, η Recycle PV Solar αρχικά χρησιμοποίησε μια «διαδικασία θερμότητας και μια διαδικασία μύλου με σφαιρίδια» που μπορούσε να ανακτήσει περισσότερο από το 90% των υλικών που υπήρχαν σε ένα πάνελ, συμπεριλαμβανομένου του αργύρου χαμηλής καθαρότητας και του πυριτίου. Ωστόσο, η εταιρεία έλαβε πρόσφατα κάποιο νέο εξοπλισμό από τους Ευρωπαίους εταίρους της που μπορούν να κάνουν «ανασύλληψη 95%», είπε, ενώ διαχωρίζει πολύ καλύτερα τα υλικά που ανακτήθηκαν.

Ορισμένοι ερευνητές φωτοβολταϊκών θέλουν να κάνουν το κάνουν ακόμα καλύτερα από αυτό. Σε άλλο πρόσφατο έγγραφο ανασκόπησης, μια ομάδα με επικεφαλής τους επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας ζητά την ανάπτυξη νέων διαδικασιών ανακύκλωσης στις οποίες όλα τα μέταλλα και τα ορυκτά ανακτώνται σε υψηλή καθαρότητα, με στόχο να γίνει η ανακύκλωση όσο το δυνατόν πιο οικονομικά βιώσιμη και περιβαλλοντικά επωφελής . Όπως εξηγεί ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Garvin Heath, τέτοιες διαδικασίες μπορεί να περιλαμβάνουν τη χρήση θερμότητας ή χημικών επεξεργασιών για τον διαχωρισμό του γυαλιού από τα κύτταρα πυριτίου, ακολουθούμενη από την εφαρμογή άλλων χημικών ή ηλεκτρικών τεχνικών για τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό του πυριτίου και διαφόρων ιχνοστοιχείων.

«Αυτό που ζητάμε είναι αυτό που ονομάζουμε ένα υψηλής αξίας, ολοκληρωμένο σύστημα ανακύκλωσης», είπε ο Heath στον Grist. «Η υψηλή αξία σημαίνει ότι θέλουμε να ανακτήσουμε όλα τα συστατικά υλικά που έχουν αξία από αυτές τις μονάδες. Το Integrated αναφέρεται σε μια διαδικασία ανακύκλωσης που μπορεί να ακολουθήσει όλα αυτά τα υλικά και να μην χρειάζεται να περάσει από τον έναν ανακυκλωτή στον άλλο.

Εκτός από την ανάπτυξη καλύτερων μεθόδων ανακύκλωσης, η ηλιακή βιομηχανία θα πρέπει να σκέφτεται πώς να επαναχρησιμοποιήσει τα πάνελ όποτε είναι δυνατόν, καθώς τα χρησιμοποιημένα ηλιακά πάνελ είναι πιθανό να έχουν υψηλότερη τιμή από τα μέταλλα και τα ορυκτά στο εσωτερικό τους (και επειδή η επαναχρησιμοποίηση απαιτεί γενικά λιγότερη ενέργεια από την ανακύκλωση ).

Όπως συμβαίνει με την ανακύκλωση, η ΕΕ βρίσκεται μπροστά σε αυτό: Μέσω του προγράμματος Circular Business Models for the Solar Power Industry, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή χρηματοδοτεί μια σειρά έργων επίδειξης που δείχνουν πώς μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν ηλιακά πάνελ από στέγες και ηλιακά αγροκτήματα , συμπεριλαμβανομένης της τροφοδοσίας σταθμών φόρτισης ebike στο Βερολίνο και συγκροτημάτων κατοικιών στο Βέλγιο.

Η Recycle PV Solar επαναπιστοποιεί και μεταπωλεί επίσης πάνελ καλής κατάστασης που λαμβάνει, κάτι που λέει ο Vanderhoof συμβάλλει στην αντιστάθμιση του κόστους ανακύκλωσης. Ωστόσο, τόσο ο ίδιος όσο και ο Tao ανησυχούν ότι διάφοροι ανακυκλωτές των ΗΠΑ πωλούν μεταχειρισμένα ηλιακά πάνελ με έλεγχο χαμηλής ποιότητας στο εξωτερικό σε αναπτυσσόμενες χώρες. «Και αυτές οι χώρες συνήθως δεν έχουν κανονισμούς για τα ηλεκτρονικά απόβλητα», είπε ο Tao. «Επομένως, τελικά, ρίχνετε το πρόβλημά σας σε μια φτωχή χώρα».

Για να αναπτυχθεί βιώσιμη η βιομηχανία ανακύκλωσης ηλιακής ενέργειας, θα χρειαστεί τελικά υποστηρικτικές πολιτικές και κανονισμούς. Το μοντέλο της ΕΕ που προβλέπει ότι οι παραγωγοί χρηματοδοτούν την ανάκτηση και την ανακύκλωση ηλιακών συλλεκτών μπορεί να είναι καλό να μιμηθούν οι ΗΠΑ. Αλλά προτού συμβεί αυτό, οι αμερικανοί νομοθέτες πρέπει να αναγνωρίσουν ότι το πρόβλημα υπάρχει και γίνεται όλο και μεγαλύτερο, γι’ αυτό ο Vanderhoof ξοδεύει πολύ χρόνο για να τους εκπαιδεύσει.

«Πρέπει να αντιμετωπίσουμε το γεγονός ότι τα ηλιακά πάνελ αποτυγχάνουν με την πάροδο του χρόνου και υπάρχουν πολλά από αυτά εκεί έξω», είπε. «Και τι κάνουμε όταν αρχίζουν να αποτυγχάνουν; Δεν είναι σωστό να ρίχνουμε αυτή την ευθύνη στον καταναλωτή και σε αυτό βρισκόμαστε αυτή τη στιγμή».