По мере усиления внимания мировой общественности к проблеме изменения климата и развития стратегий углеродной нейтральности солнечная энергия становится краеугольным камнем глобальной повестки дня в области чистой энергетики. Будучи чистым и возобновляемым источником энергии, она играет ключевую роль в энергетическом переходе.
- Согласно данным, опубликованным Американское химическое общество (Публикации ACS)Мировая установленная мощность фотоэлектрических установок (ФЭУ) выросла с 4 ГВт в 2000 годуна 760 ГВт в 2020 годуна долю которых приходится почти 4% мирового производства электроэнергии. (Библиография)
- По данным Наш мир в данныхна основе статистических данных IRENAГлобальная совокупная установленная мощность солнечных батарей достигла 1,422 ГВт к концу 2023 года. (Библиография)
- Сайт Программа Международного энергетического агентства по фотоэлектрическим энергетическим системам (IEA-PVPS)сообщила, что к концу 2024В то время как глобальная совокупная мощность солнечной энергетики достигла примерно 2,246 GW (2.25 TW). (Библиография)
- Прогнозы от Elsevier (ScienceDirect)По оценкам специалистов, мировая установленная мощность солнечной энергетики превысит 5 000 ГВт к 2050 году. (Библиография)
При среднем сроке службы 20 – 30 летОжидается, что ранние фотоэлектрические системы, установленные в 2000-х годах, будут выведены из эксплуатации в период между 2025-2035. По ссылке 2050При этом глобальные отходы фотоэлектрической промышленности могут превышать 78 млн метрических тоннВ связи с этим возникают серьезные проблемы, связанные с восстановлением ресурсов, рациональным природопользованием и политическим регулированием. (Библиография)
Проблемы и экологические риски при переработке солнечных батарей
Проблемы переработки отходов
- Сложная структура: Фотоэлектрические панели состоят из рамок из алюминиевого сплава, закаленного стекла, солнечных элементов на основе кремния, инкапсуляторов EVA, полимерных задних листов и следов драгоценных металлов (например, серебра), что делает разделение материалов технически сложным.
- Пренебрежение высокоценными материалами: В большинстве современных процессов переработки извлекаются только алюминий и стекло - на них приходится примерно 80% массы панели, в то время как такие ценные материалы, как серебро, медь и кремний, часто выбрасываются или теряются в процессе переработки.
- Плотно прилегающие капсулы: Слои EVA химически сшиты и трудно расслаиваются, что усложняет разборку и увеличивает стоимость обработки.
- Токсичные компоненты: Устаревшие модули могут содержать опасные вещества, такие как свинец и кадмий, которые при неправильном обращении создают риск загрязнения почвы и воды.
- Низкая эффективность ручного труда: Демонтаж вручную трудоемок, дорогостоящ и не подходит для крупномасштабных операций.
Низкий уровень утилизации и экологические риски
- В Соединенных Штатах только около 10%списанные фотоэлектрические панели перерабатываются; большинство из них захоронение или сжигание.
- Выщелачивание тяжелых металловиз необработанных панелей может привести к долгосрочному экологическому ущербу и представлять опасность для здоровья человека.
Технические и экономические трудности в переработке фотоэлектрических модулей
| Метод | Преимущества | Ограничения |
| Механические | Низкая стоимость, простота эксплуатации | Неполное разделение, низкая чистота материала |
| Термический (пиролиз) | Эффективное удаление капсул | Высокое энергопотребление, дорогостоящее оборудование |
| Химические | Высокая степень извлечения, хорошая чистота материала | Дорогостоящий, сложный контроль загрязнения |
Методы просмотра
Проблемы процесса и долгосрочные барьеры
| Категория | Актуальные вопросы | Текущие проблемы |
| Процесс разделения | Сложный состав материала; трудно разбирается | По-прежнему зависит от ручной или дорогостоящей прецизионной сортировки |
| Тепловая эффективность | Традиционное оборудование быстро изнашивается | Неэффективны для модулей большого объема и высокой твердости |
| Управление затратами | Высокие комплексные затраты (демонтаж, транспортировка, сортировка) | Низкая норма прибыли; слабые рыночные стимулы |
Согласно исследованиям, утилизация фотоэлектрического модуля из кристаллического кремния обходится примерно в $15-45В то время как утилизация отходов на полигоне стоит всего $1-5. Отсутствие экономических стимулов стало одним из ключевых барьеров на пути развития глобальной системы переработки фотоэлектрических элементов. (Библиография)
Решение по переработке шредеров: Центральная роль Двухвальный измельчитель
На этапе предварительной обработки двухвальные шредеры служат критически важной технологией, обеспечивающей эффективное извлечение материала.
- Высокий крутящий момент и низкая скорость: Минимизирует образование пыли и уменьшает износ оборудования.
- Универсальная адаптация: Способна измельчать многослойные композитные структуры, такие как стекло, металлические каркасы и полимерные пленки.
- Равномерный размер выходного сигнала: Облегчает последующие процессы сепарации, включая магнитную, воздушную и вихретоковую сортировку.
Конфигурация основного оборудования
| Компонент | Описание функций |
| Двухвальный измельчитель | Первичное измельчение с шириной частиц 40-60 мм |
| Интеллектуальная система управления (ПЛК) | Автореверс/противозаклинивающий механизм/перегрев |
| Лезвия из износостойкого сплава | Легированная сталь D2 или твердый сплав на заказ |
Дополнительное вспомогательное оборудование (для оптимизации эффективности восстановления)
| Вспомогательное оборудование | Функция |
| Дробилка | Дальнейшее уменьшение материала до заданного размера (10-50 мм) |
| Магнитный сепаратор | Извлечение ферромагнитных металлов (например, стальных рам, винтов) |
| Сепаратор вихревых токов | Сортировка цветных металлов (например, алюминия, меди, серебра) |
| Конвейерная лента | ПВХ или металлическая цепь; автоматическая подача и регулировка скорости разгрузки |
| Система сбора пыли | Предотвращает загрязнение воздуха и вторичные экологические риски |
| Вибрационный грохот + воздушный классификатор | Отделяет легкие материалы (пластик, фрагменты EVA) от стекла |
Стратегические столпы для создания глобальной системы переработки фотоэлектрических материалов: Технология, политика и сотрудничество
По мере того как мировой солнечный сектор приближается к волне вывода из эксплуатации фотоэлектрических модулей, мир сталкивается с насущными проблемами в области охраны окружающей среды и ресурсов. В качестве критически важного фронтального решения, Двухвальный измельчитель повысить эффективность переработки и обеспечить извлечение материалов с высокой стоимостью. Страны должны укреплять политическую базу, инвестировать в технологии переработки и создавать надежные системы сбора и рекуперации, чтобы полностью реализовать круговой потенциал "зеленой" энергии.
Дополнительные примечания:
Материалы, пригодные для вторичной переработки, в фотоэлектрических модулях
Материал Компонент |
Вес Доля |
Перерабатываемая ценность |
Применение / Примечания |
| Стекло | ~70% | Умеренный | Может быть переработано во вторичное стекло или строительные материалы |
| Алюминиевая рама | ~10% | Высокий | Переплавлены для повторного использования; высокая экономическая ценность |
| Кремниевые ячейки | ~5-6% | Относительно высокий | Высокочистый кремний может быть очищен и использован повторно |
| Серебро (электроды) | ~0.05% | Очень высокий | Ценный металл для перепродажи или повторного производства |
| Медь (провода) | ~1% | Высокий | Восстанавливается путем выплавки |
| EVA/Подкладочные пластики | ~10% | Ограниченный | Трудно использовать повторно; термическая регенерация или химический крекинг |
| Свинец/кадмий/хром/никель | ~<0.1% | Опасные | Не подлежит переработке; для предотвращения утечки необходимо обеспечить герметичность |
Различные пути получения дохода при переработке фотоэлектрических материалов
| Источник дохода | Описание |
| Доход от продажи материалов | Основные: алюминиевые рамы (~60-70% стоимости); второстепенные: медь/серебро |
| Государственные субсидии | Углеродные кредиты или финансовые стимулы во многих странах |
| Корпоративный ESG-брендинг | Участие повышает рейтинги ESG производителей и их "зеленый" авторитет |
| Материальная циркулярность | Переработанные материалы могут быть вновь использованы в новом производстве фотоэлектрических элементов (замкнутый цикл) |