Megvan a kulcs a napelemek újrahasznosításához

Nem kell csodaanyag, nem kell a gyártási módszereken és anyagokon se módosítani, csak el kell tudni fogadni azt, hogy a kémiai oldás működhet egészen más környezetben is. Például egy rázóasztalon.
Szabó M. István, 2020. április 13. hétfő, 09:08
Fotó: Getty Images

A napelemes rendszerek globális térhódításával párhuzamosan megjelentek azok a hangok is, melyek aggódtak a cellákhoz felhasznált anyagok és a rendszerek újrahasznosíthatóságával kapcsolatban. A legnagyobb problémát az amúgy sérülékeny áramtermelő réteg "fölé és alá" kerülő tartós szigetelő anyagok elválasztása jelentette. Eddig.

A hagyományos napelemtábla meglehetősen összetett módok készül, és az a szempont - legalább is eddig - nem volt még fontos, hogy az egymásra kerülő anyagok bontható kötésben kerüljenek a "szendvicsbe". A panelek legfontosabb és legértékesebb része - teljesítménytől függetlenül - a rendszerint szilícium alapú napelemcella. Ezeket sorba rendezve, vékony rézszállal forrasztják össze, majd az így készült összefüggő anyagot alulról és felülről is vékony fényáteresztő ragasztórétegbe ágyazzák be, hogy a sérülékenységük minimálisra csökkenthető legyen. E cellák fölé kerül egy strapabíró, ütés és kopásálló, átlátszó biztonsági üveglap (üveg-manyag keverék); alá pedig egy fényvisszaverő réteg.

A "szendvicset"  legalább a szélein, rendszerint valamilyen szigetelő-ragasztórétegbe is bemártják, hogy a konstrukció ne ázhasson be (illetve hogy a csatlakozási pontok is vízhatlanok maradjanak), s ezt keretezi az az alumínium sín, amivel a telepítéskor a napelemtáblát a konzolokra rögzítik.

Mikorra lesz belőlük szemét?

Ebben a gyártási sémában több ponton is előfordulhat, hogy termelésre felhasználhatatlan selejt keletkezik, de a legnagyobb mennyiségben hulladék akkor "termelődik", amikor a modulok áramtermelési életciklusa lejár, és az adott a napelemes rendszereket újabbra cserélik. Ám ez utóbbi probléma valójában még csak távlati, mivel a gyártáshibás mennyiségeken túl alig van feldlgozásra váró napelemes panelmennyiség. Ennek oka egyszerű: ezek a rendszerek 25-30 évig is jó hatékonysággal eldolgoznak, és még nincs elég kiöregedett panel.

A gyártók többsége ma már garantálja, hogy a telepítéstől számított első 10 évben a termelési hatékonyság csökkenése 10 százalék alatti szinten marad, és ez majd a 25. évre sem haladja meg a 20 százalékot. Mivel a legtöbb fotovoltaikus rendszert 2010 után telepítették a világban, az újrahasznosítás kérdése a 2030-as évekre fog megérni.

Az alábbi interaktív térképen az látható, hogy a világ mely országaiban termelik a legtöbb napelemes hulladékot:

Forrás: GreenMatch

EU: irányelv és hulladékszabályozás

A panelek hulladékként való feldolgozása manapság rendszerint úgy zajlik, hogy az általános hulladékfeldolgozók közt is van, aki a kábelezést és/vagy az alumínium keretek lebontását elvégzi. Az igazi értéket jelentő "szendvics" azonban csak tárolódik, mivel az elemekre bonthatóságára, a szilícum újraönthető tisztaságú visszanyerése nincs elterjedt megoldás.

A polimerek feldolgozása még csak-csak megy, de a ritka fémek (mint a szilícium, az ezüst, de a réz is), illetve a veszélyes, ugyanakkor meglehetősen értékes anyagok (mint a szelén, az ólom, a gallium vagy a kadmium) visszanyerése már komoly fejlesztést, kutatásokat igénylő feladat. Ez utóbbira fókuszáló, speciális pv-bontók és újrahasznosító üzemek gondolata egyelőre inkább a tudósokat foglalkoztatja, de abból kiindulva, hogy a különböző szakipari becslések 2050-re 60-78 millió tonna ilyen hulladékot prognosztizálnak, a megfelelő módszer alkalmazása a kezelésben rejlő üzleti potenciált is megcsillantja.

Mindehhez a legjobb út az egységes szabályozáson át vezet. Szerencsére az Európai Unióban ezen már túl vagyunk, mivel a napelemek ártalmatlanítására vonatkozóan létezik uniós irányelv (WEEE), ráadásul már több mint egy évtizede működik a PvCycle is. A non-profit szervezet kollektív megoldásokat kínál világszerte a jogszabályi keretek kidolgozásától a megfelelési protokollok testre szabásán át a módszertan és a költségek meghatározásáig.

Már évekkel ezelőtt sikerült egy olyan, főként pirózisra épített módszert kidolgozniuk, amivel az újrahasznosítási hatékonyság ígéretét 90 százalék felett tudnák tartani. De a világban vannak már gyakorlati kezdeményezések is a napelemes újrahasznosítási piac fejlesztésére; ilyen például a Veoliájé vagy a Recycle PV-jé is.

Kína: empírikus kutatások

Ebben a körbe léptek be kínai kutatók a napokban bejelentett úttörő megoldásukkal - írta meg a PV Magazine. A felfedezés lényege, hogy sikerrel használtak ultrahangos besugárzást a szendvicsrétegek vegyszeres szétválasztásának fokozásához. A Kelet-Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem tudósainak új eljárása során olyan új eljárást fejlesztettek ki, amely alapjaiban képes lehet az egész napelemes újrahasznosítási kérdéskör átértékelésére.

A kutatók fogták a hagyományos kínai napelempanelt - jelesül a 2002 óta paneleket gyártó Shenzhen Hong Liang Optoelectronics egyik tábláját -, és a modulról vegyes oldószeres eljárás mellé ultrahangos sugárzás "bevetésével" próbálkoztak. A megoldást leegyszerűsítve úgy lehetne talán a leginkább érthetően elmagyarázni, hogy a kínaiak egy rezgő dobos mosógépben mosták át a napelempanelt, amiben azt figyelték, hogy egy-egy adott hőmérsékleten, mosószerkoncentrációval és rezgetési frekvenciával javul vagy nem javul a rétegek szétválási hajlandósága.

Arról az eredeti, már publikált kutatási anyag sem szól, hogy a kísérletezés mennyi ideje zajlott, de végül azt az eredményt hozta, hogy a 720 W ultrahangos teljesítményen, 28 KHz-es frekvencián működő tisztító 50 Celsius-fokon és 50 százalékos oldószer koncentráció mellett, 4 óra alatt sikeresen elvégezte a feladatot. Ami az oldószert illeti: a legegyszerűbb aromás alkoholt, a benzil-alkoholt és metil-etil-ketont (vagyis: butanont) kombinálták.

Nem lesz turbinatemető
A megújuló energiatermelők másik nagy csoportja, a szélerőműveké is hasonló problémákkal szembesült. Mint azt azonban a Napi.hu februárban megjelent cikkében tisztázta: a hiedelmekkel ellentétben van már működőkész megoldás arra, hogy ha öt év múlva az európai szélerőművek első nagy generációját leszerelik, a több mint 14 ezer öreg turbinalapát se a szeméttelepre vagy a földbe ásott gödörbe kerüljön. Miközben az oldószeres "szétválogatás" (szolvolízis), és a hőbontásos technológiák (pirolízis) alkalmazási lehetőségeit is kutatják, jeleleg az tűnik a szélturbina lapátok legjobb reciklálási megoldásának, ha a cementipar használja fel a meglehetősen bonyolult anyagot. Kiderült ugyanis, hogy a cement alkotóelemeinek zömét érdemes lenne erre cserélni (vagy ezekkel az anyagokkal kiegészíteni) mert az így készült cement jobb tulajdonságú és kevesebb károsanyag kibocsátással készülhet.
Spanyolországban ismét népszerű eneretikai beruházás szélfarmépítés 
Fotó. Getty Images
Az új generációs lapátok tervezése során ráadásul már ezt a kritériumot is figyelembe veszik, sőt: januárban a dán Vestas azt is bejelentette, hogy 2030-ra teljesen karbonsemleges működésre tér át - és ennek része, hogy "hulladékmentes turbinákat" fog csak gyártani.


A kínai napelemes laborkísérletektől az ipari méretű gépsorokig és napelempanel újrahasznosító üzemekig természetesen még hosszú út vezet. Az azonban mindenképp elgondolkodtató, hogy miközben a reciklikációs limitet 96 százalék feletti cél-hatásfokban jelölte ki a nemzetközi megújulóenergiás szövetség, már azzal számol, hogy 2050-re már kétmilliárd olyan napelempanel termel majd a Földön melyek alapanyagát újrahasznosításból nyerik. Ez számítások szerint 630 GW extra termelőkapacitást ad majd át a hálózatokra úgy, hogy közben a "szemét kérdés" is megoldódik.

HOZZÁSZÓLÁSOK
 

antitroll, 2020.04.13 18:24

@na4:
Most min vitatkoztok?
Mennyi áramot fogyasztott volna az idei hó leolvasztása? :-D

Tudom, hogy Neked minden ami napelem, szélenergia az esküdt ellenséged. Ugyan nem tudom miért, de talán Te majd egyszer elárulod! :-)
A hozzászólások csak a Felhasználó véleményét tükrözik. Fórum moderációs elveinket itt olvashatja: https://www.napi.hu/info/adatvedelem.html

na4, 2020.04.13 17:17

@ptiszaii: Haha. Ha a napelem fűti a felületét, akkor áramot fogyaszt és nem termel. A 23% hatásfok is túró. Holdfényben mennyit termel? 0.001mA-t? Hát az nagyon ütős. Talán holdfényelemnek kellene hívni hahaha.Így a megtérülése kb. 2000 év. Vagyis fizikából neked 1-es.
A hozzászólások csak a Felhasználó véleményét tükrözik. Fórum moderációs elveinket itt olvashatja: https://www.napi.hu/info/adatvedelem.html

ptiszaii, 2020.04.13 16:54

@na4: "A zöldek legnagyobb ellenfele a fizika."
Inkább neked.
Télen beállitható hogy a felszint fütse, elolvad a hó a felületen.
Még 10 éve a cellák hatékonysága 10-15% volt , mára 23-25%. Holdfény mellett is termelnek áramot.
Garanciájuk 25 év.
Te semmit nem tudsz a témában illiberális..
A hozzászólások csak a Felhasználó véleményét tükrözik. Fórum moderációs elveinket itt olvashatja: https://www.napi.hu/info/adatvedelem.html

rigolya, 2020.04.13 13:36

@na4: A sok kihasználatlan tetőfelület meg legyen az enyészeté...
A hozzászólások csak a Felhasználó véleményét tükrözik. Fórum moderációs elveinket itt olvashatja: https://www.napi.hu/info/adatvedelem.html

na4, 2020.04.13 11:27

Mondhatnak amit akarnak. Mind az előállítása, mind pedig a semlegesítése erősen környezet szennyező, terhelő. Éjszaka, rossz időben ill. 20cm hó alatt nem működik, így a kihasználtsága meglehetősen szerény. Megbízhatatlan. Amikor kellene, akkor nincs, és amikor nem kell akkor van. A hatásfoka rossz, ezért giga területeket kell letarolni, hogy elfogadható mennyiségű áramot termelhessen. Ott persze már nem számít a zöld. És ezek mellett még meglehetősen drága is. Vagyis méregdrágán adnak egy pofont a szarnak. A zöldek legnagyobb ellenfele a fizika.
A hozzászólások csak a Felhasználó véleményét tükrözik. Fórum moderációs elveinket itt olvashatja: https://www.napi.hu/info/adatvedelem.html