Καθώς η παγκόσμια προσοχή στην κλιματική αλλαγή εντείνεται και οι στρατηγικές ουδετερότητας του άνθρακα προχωρούν, η ηλιακή ενέργεια έχει καταστεί ακρογωνιαίος λίθος της παγκόσμιας ατζέντας για την καθαρή ενέργεια. Ως καθαρή και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, διαδραματίζει βασικό ρόλο στην ενεργειακή μετάβαση.
- Σύμφωνα με τα στοιχεία που δημοσίευσε η Αμερικανική Χημική Εταιρεία (Εκδόσεις ACS), η παγκόσμια εγκατεστημένη φωτοβολταϊκή (Φ/Β) ισχύς αυξήθηκε από 4 GW το 2000στο 760 GW το 2020, αντιπροσωπεύοντας σχεδόν 4% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. (Βιβλιογραφία)
- Σύμφωνα με στοιχεία από Ο κόσμος μας σε δεδομέναμε βάση στατιστικά στοιχεία από IRENA, η παγκόσμια σωρευτική εγκατεστημένη ηλιακή ισχύς έφθασε 1,422 GW μέχρι το τέλος του 2023. (Βιβλιογραφία)
- Το Πρόγραμμα φωτοβολταϊκών συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας (IEA-PVPS)ανέφερε ότι, μέχρι το τέλος του 2024, η παγκόσμια αθροιστική ηλιακή ισχύς είχε φθάσει σε περίπου 2,246 GW (2,25 TW). (Βιβλιογραφία)
- Προβλέψεις από Elsevier (ScienceDirect)εκτιμούν ότι η παγκόσμια εγκατεστημένη ηλιακή ισχύς θα ξεπεράσει 5.000 GW έως το 2050. (Βιβλιογραφία)
Με μέση διάρκεια ζωής 20 – 30 χρόνια, τα πρώτα φωτοβολταϊκά συστήματα που εγκαταστάθηκαν τη δεκαετία του 2000 αναμένεται να μπουν σε μεγάλης κλίμακας παροπλισμό μεταξύ 2025-2035. Με 2050, τα παγκόσμια φωτοβολταϊκά απόβλητα μπορεί να υπερβούν 78 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι, εγείροντας μεγάλες προκλήσεις στην ανάκτηση πόρων, την περιβαλλοντική διαχείριση και τη ρύθμιση της πολιτικής. (Βιβλιογραφία)
Προκλήσεις & περιβαλλοντικοί κίνδυνοι στην ανακύκλωση ηλιακών πάνελ
Προκλήσεις ανακύκλωσης
- Πολύπλοκη δομή: Τα φωτοβολταϊκά πάνελ αποτελούνται από πλαίσια από κράμα αλουμινίου, σκληρυμένο γυαλί, ηλιακές κυψέλες με βάση το πυρίτιο, ενθυλακωτικά EVA, πίσω φύλλα πολυμερούς και ίχνη πολύτιμων μετάλλων (π.χ. ασήμι), καθιστώντας τον διαχωρισμό των υλικών τεχνικά δύσκολο.
- Παραμελημένα υλικά υψηλής αξίας: Οι περισσότερες σημερινές διαδικασίες ανακύκλωσης ανακτούν μόνο αλουμίνιο και γυαλί - που αντιστοιχούν σε περίπου 80% της μάζας των πάνελ - ενώ πολύτιμα υλικά όπως ο άργυρος, ο χαλκός και το πυρίτιο συχνά απορρίπτονται ή χάνονται κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας.
- Στενά συνδεδεμένα ενθυλακωτικά: Τα στρώματα EVA είναι χημικά διασυνδεδεμένα και δύσκολα αποκολλώνται, περιπλέκοντας την αποσυναρμολόγηση και αυξάνοντας το κόστος επεξεργασίας.
- Τοξικά συστατικά: Οι παλαιές μονάδες ενδέχεται να περιέχουν επικίνδυνες ουσίες όπως μόλυβδο και κάδμιο, οι οποίες ενέχουν κινδύνους μόλυνσης του εδάφους και των υδάτων σε περίπτωση ακατάλληλου χειρισμού.
- Χαμηλή χειροκίνητη απόδοση: Η χειρωνακτική αποσυναρμολόγηση είναι εντάσεως εργασίας, δαπανηρή και ακατάλληλη για εργασίες μεγάλης κλίμακας.
Χαμηλά ποσοστά ανακύκλωσης & περιβαλλοντικοί κίνδυνοι
- Στις Ηνωμένες Πολιτείες, μόνο περίπου 10%των παροπλισμένων φωτοβολταϊκών πλαισίων ανακυκλώνονται- η πλειονότητα είναι υγειονομική ταφή ή αποτέφρωση.
- Έκπλυση βαρέων μετάλλωναπό ανεπεξέργαστα πάνελ μπορεί να οδηγήσουν σε μακροχρόνιες οικολογικές ζημιές και να θέσουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία.
Τεχνικά και οικονομικά εμπόδια στην ανακύκλωση φωτοβολταϊκών μονάδων
| Μέθοδος | Πλεονεκτήματα | Περιορισμοί |
| Μηχανική | Χαμηλό κόστος, απλή λειτουργία | Ελλιπής διαχωρισμός, χαμηλή καθαρότητα υλικού |
| Θερμική (πυρόλυση) | Αποτελεσματική αφαίρεση ενθυλακωτικού | Υψηλή κατανάλωση ενέργειας, εντάσεως εξοπλισμού |
| Χημική ουσία | Υψηλό ποσοστό ανάκτησης, καλή καθαρότητα υλικού | Ακριβά, δύσκολος έλεγχος της ρύπανσης |
Προβολή μεθόδων
Προκλήσεις διαδικασίας & μακροπρόθεσμα εμπόδια
| Κατηγορία | Τρέχοντα ζητήματα | Συνεχείς προκλήσεις |
| Διαδικασία διαχωρισμού | Πολύπλοκη σύνθεση υλικών- δύσκολη αποσυναρμολόγηση | Εξαρτάται ακόμη από χειροκίνητη ή δαπανηρή διαλογή ακριβείας |
| Θερμική απόδοση | Ο παραδοσιακός εξοπλισμός φθείρεται γρήγορα | Αναποτελεσματική για μονάδες μεγάλου όγκου και υψηλής σκληρότητας |
| Διαχείριση κόστους | Υψηλό ολοκληρωμένο κόστος (αποσυναρμολόγηση, μεταφορά, διαλογή) | Χαμηλό περιθώριο κέρδους- αδύναμα κίνητρα με γνώμονα την αγορά |
Η έρευνα δείχνει ότι η ανακύκλωση μιας φωτοβολταϊκής μονάδας κρυσταλλικού πυριτίου κοστίζει περίπου $15-45, ενώ η διάθεση σε χώρους υγειονομικής ταφής κοστίζει μόλις $1-5. Η έλλειψη οικονομικών κινήτρων έχει καταστεί ένα από τα βασικά εμπόδια στην ανάπτυξη ενός παγκόσμιου συστήματος ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών. (Βιβλιογραφία)
Λύση ανακύκλωσης τεμαχισμού: Ο κεντρικός ρόλος της Τεμαχιστής διπλού άξονα
Κατά το στάδιο της προεπεξεργασίας, οι τεμαχιστές διπλού άξονα αποτελούν κρίσιμη τεχνολογία για την αποτελεσματική ανάκτηση των υλικών.
- Υψηλή ροπή & χαμηλή ταχύτητα: Ελαχιστοποιεί τη δημιουργία σκόνης και μειώνει τη φθορά του εξοπλισμού.
- Ευέλικτη προσαρμοστικότητα: Δυνατότητα τεμαχισμού πολυστρωματικών σύνθετων δομών, όπως γυαλί, μεταλλικά πλαίσια και πολυμερείς μεμβράνες.
- Ομοιόμορφο μέγεθος εξόδου: Διευκολύνει τις μεταγενέστερες διεργασίες διαχωρισμού, συμπεριλαμβανομένης της μαγνητικής διαλογής, της διαλογής με αέρα και της διαλογής με δινορρεύματα.
Διαμόρφωση βασικού εξοπλισμού
| Στοιχείο | Λειτουργία Περιγραφή |
| Τεμαχιστής διπλού άξονα | Πρωτογενής τεμαχισμός με πλάτος μεγέθους σωματιδίων 40-60 mm |
| Ευφυές σύστημα ελέγχου (PLC) | Αυτόματη αναστροφή/μηχανισμός κατά της εμπλοκής/υπερθέρμανση |
| Λεπίδες από κράμα ανθεκτικό στη φθορά | Κράμα χάλυβα D2 ή προσαρμοσμένο σκληρό κράμα |
Προαιρετικός βοηθητικός εξοπλισμός (για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης ανάκτησης)
| Βοηθητικός εξοπλισμός | Λειτουργία |
| Θραυστήρας | Περαιτέρω μείωση του υλικού σε μέγεθος στόχου (10-50 mm) |
| Μαγνητικός διαχωριστής | Εξαγάγει σιδηρομαγνητικά μέταλλα (π.χ. χαλύβδινα πλαίσια, βίδες) |
| Διαχωριστής δινορευμάτων | Ταξινόμηση μη σιδηρούχων μετάλλων (π.χ. αλουμίνιο, χαλκός, ασήμι) |
| Μεταφορική ταινία | Τύπος αλυσίδας PVC ή μεταλλικής αλυσίδας- αυτόματη τροφοδοσία και έλεγχος ταχύτητας απόρριψης |
| Σύστημα συλλογής σκόνης | Αποτρέπει την ατμοσφαιρική ρύπανση και τους δευτερογενείς περιβαλλοντικούς κινδύνους |
| Οθόνη δόνησης + ταξινομητής αέρα | Διαχωρίζει ελαφριά υλικά (πλαστικά, θραύσματα EVA) από γυαλί |
Στρατηγικοί πυλώνες για την οικοδόμηση ενός παγκόσμιου συστήματος ανακύκλωσης φωτοβολταϊκών: Τεχνολογία, Πολιτική και Συνεργασία
Καθώς ο παγκόσμιος ηλιακός τομέας πλησιάζει σε ένα κύμα παροπλισμού φωτοβολταϊκών μονάδων, ο κόσμος αντιμετωπίζει πιεστικές περιβαλλοντικές προκλήσεις και προκλήσεις σχετικά με τους πόρους. Εξυπηρετώντας ως μια κρίσιμη λύση front-end, Τεμαχιστής διπλού άξονα βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας και επιτρέπουν την ανάκτηση υλικών υψηλής αξίας. Οι χώρες θα πρέπει να ενισχύσουν τα πλαίσια πολιτικής, να επενδύσουν στην τεχνολογία ανακύκλωσης και να δημιουργήσουν ισχυρά συστήματα συλλογής και ανάκτησης για να αξιοποιήσουν πλήρως το κυκλικό δυναμικό της πράσινης ενέργειας.
Πρόσθετες σημειώσεις:
Ανακυκλώσιμα υλικά σε φωτοβολταϊκές μονάδες
Υλικό Συστατικό |
Μερίδιο βάρους |
Ανακυκλώσιμη αξία |
Εφαρμογή / Σημειώσεις |
| Γυαλί | ~70% | Μέτρια | Μπορεί να ανακυκλωθεί σε δευτερογενές γυαλί ή οικοδομικά υλικά |
| Πλαίσιο αλουμινίου | ~10% | Υψηλή | Επαναλιωμένο για επαναχρησιμοποίηση- υψηλή οικονομική αξία |
| Κύτταρα πυριτίου | ~5-6% | Σχετικά υψηλή | Το πυρίτιο υψηλής καθαρότητας μπορεί να καθαριστεί και να επαναχρησιμοποιηθεί |
| Ασήμι (ηλεκτρόδια) | ~0.05% | Πολύ υψηλή | Μέταλλο υψηλής αξίας για μεταπώληση ή ανακατασκευή |
| Χαλκός (καλώδια) | ~1% | Υψηλή | Ανακτήσιμο μέσω τήξης |
| Πλαστικά EVA/πίσω φύλλο | ~10% | Περιορισμένη | Δύσκολη επαναχρησιμοποίηση- θερμική ανάκτηση ή χημική πυρόλυση |
| Μόλυβδος/κάδμιο/χρώμιο/νικέλιο | ~<0.1% | Επικίνδυνο | Μη ανακυκλώσιμο- πρέπει να περιορίζεται για να αποφευχθεί η διαρροή |
Ποικίλες διαδρομές εσόδων στην ανακύκλωση φωτοβολταϊκών
| Πηγή εσόδων | Περιγραφή |
| Έσοδα από πωλήσεις υλικών | Βασικά: πλαίσια αλουμινίου (~60-70% αξίας)- δευτερεύον: χαλκός/ασημένιος |
| Κυβερνητικές επιδοτήσεις | Πιστώσεις άνθρακα ή οικονομικά κίνητρα σε πολλές χώρες |
| Εταιρική επωνυμία ESG | Η συμμετοχή ενισχύει τις αξιολογήσεις ESG και τα πράσινα διαπιστευτήρια των κατασκευαστών |
| Ουσιαστική κυκλικότητα | Τα ανακυκλωμένα υλικά μπορούν να επανεισάγονται στη νέα παραγωγή φωτοβολταϊκών (κλειστός κύκλος) |