За последние два десятилетия во всем мире было установлено огромное количество солнечных панелей. Учитывая, что срок их службы обычно составляет 25–30 лет, в ближайшее время многие из них начнут массово выходить из строя, что грозит образованием миллионов тонн отходов. Однако современные технологии переработки позволяют не только предотвратить попадание панелей на свалки, но и возвращать ценные материалы обратно в производственный цикл.
В России статистика по утилизации солнечных батарей отсутствует, но мировой опыт, например, США, показывает, что перерабатывается лишь около 10% панелей. Основная причина — отсутствие законодательных требований и высокая стоимость переработки по сравнению с захоронением. При этом эксперты подсчитали, что материалы, содержащиеся в панелях, которые будут выведены из эксплуатации к 2050 году, оцениваются примерно в 2 миллиарда долларов.
Рост солнечной энергетики и проблема отходов
Солнечная энергетика играет ключевую роль в сокращении выбросов парниковых газов. В 2019 году солнечные панели произвели около 3% мировой электроэнергии, для чего потребовалось примерно 46 миллионов тонн оборудования. Однако уже к 2030 году объем отслуживших панелей может достичь 8 миллионов тонн, а к 2050 году — 80 миллионов. Переработка этих отходов может стать важным источником вторичного сырья, снижая потребность в добыче новых ресурсов и повышая экологичность всей отрасли.
Из чего состоит солнечная панель?
Прежде чем обсуждать решения, важно понять конструкцию панели. Около 90% коммерческих моделей используют кремниевые полупроводники для преобразования света в электричество. По поверхности кремниевых ячеек проходят тонкие металлические (часто серебряные) проводники, которые передают ток на медные шины. Все элементы защищены многослойной структурой: этиленвинилацетатным (EVA) пластиком, стеклянной панелью и задним слоем из пластика (например, ПЭТ), а вся конструкция обрамлена алюминиевой рамой.
Такая «сэндвич»-структура эффективно защищает ячейки, но усложняет их извлечение и разделение компонентов по окончании срока службы.
Пути второй жизни: от ресайклинга до глубокой переработки
Сегодня существуют разные подходы к утилизации. Самый простой и дешевый — ресайклинг, то есть повторное использование панелей или их компонентов с минимальной обработкой. Например, бывшую в употреблении панель можно перепродать, а отдельные детали — реализовать как запчасти. По оценкам американской компании TG Companies, новая панель стоит около 55 долларов, тогда как восстановленная — примерно 22 доллара, а ее компоненты — 18 долларов.
Обратите внимание: Способы сушки зерна в зерносушилках.
Более прогрессивный подход — переработка с извлечением материалов. В Европейском союзе, например, производители обязаны финансировать сбор и переработку панелей, а также исследования в этой области. Многие компании используют механическое дробление, в результате которого получается смесь стекла, кремния и металлов, пригодная для строительных материалов. Однако стоимость такого сырья невысока, и спрос на него ограничен.
Инновации в извлечении ценных материалов
Французский стартап ROSI Solar предлагает более технологичное решение. Компания разработала химический процесс для извлечения высокочистого серебра и кремния, которые составляют более 60% стоимости панели. Особое внимание уделяется восстановлению серебряных проводящих нитей. Завод ROSI в Гренобле, запуск которого запланирован на конец 2022 года, сможет перерабатывать 2000–3000 тонн панелей в год, что сделает процесс экономически целесообразным.
ROSI не только возвращает серебро в твердой форме, но и производит кремний достаточной чистоты для повторного использования в новых панелях. Однако здесь возникает новая проблема: производители активно ищут замену серебру в панелях, чтобы снизить стоимость. Если серебро перестанет использоваться, экономика переработки может измениться, так как сегодня именно этот драгоценный металл во многом субсидирует процесс утилизации.
Выводы и перспективы
На сегодняшний день технологические решения для переработки солнечных панелей уже существуют. Ключевая задача — наладить эффективную систему сбора и логистики. Кроме того, чтобы отрасль развивалась устойчиво, необходимо вовлекать переработчиков в процесс разработки новых моделей панелей с самого начала. Это позволит создавать продукты, изначально приспособленные для вторичного использования, и двигаться к модели безотходного производства.
Больше интересных статей здесь: Технологии.
Источник статьи: Появился способ помочь солнечным панелям избежать свалки и вернуть материалы, из которых они сделаны, снова в производство.