Energia és mobilitás zöld szemszögből

Mi lesz a használt napelemekkel?

2020. május 29. • írta: ZöldEnergia

A világ napenergia utáni éhsége egyre növekszik, egyre több napelemet gyártunk és telepítünk évente. A napelemek átlagosan bk. 20 éves életkorával számolva, az évezred forduló óta telepített napelemek lassan elérik a felszámolásra alkalmas életkort, írja a PV Magazine. A nagy kérdés az, hogy vajon lehetséges ezeket az 'elhasznált' napelemeket valamilyen úton újrahasznosítani, vagy inkább nagy valószínűséggel a szeméttelepeken fogják végezni a sorsukat?

Jelenleg Európában kb. 130 GW csúcsteljesítménynek megfelelő napelem van üzemben, amely összesen kb. 400 ezer tonna használt napelemet jelent legkésőbb 2040-ig — elemenként átlagosan 18 kg tömeggel és 300 W csúcsteljesítménnyel számolva. Kínát, USÁ-t, Japánt, Indiát és Ausztráliát is figyelembe véve a következő két évtizedben a fenti mennyiség két-háromszorosa keletkezik majd napelem 'hulladék'-ként . Mindezzel valamit kezdeni kell majd, hogy egy könnyedén új környezeti katasztrófává váló helyzetet elkerüljük.

Az újrahasznosítás vagy újrafeldolgozás költsége kétségtelenül magasabb mint a szemétlerakókban való tárolásé. Mivel jelenleg a kinyerhető alapanyagok iránti kereslet viszonylag gyér, a mérleg inkább a szemétlerakás irányába billen. De ezek a napelemek nehézfémeket — például ólmot, ónt, stb. — tartalmaznak, és ha ezeket a szeméttelepeken nem megfelelően tárolják vagy kezelik, akkor hosszútávon ezek komoly egészségügyi és környezetvédelmi problémát jelenthetnek majd.

A jelenleg használt napelemek összetétele átlagosan a következő: 75% üveg, 10% műanyag, 8% alumínium, 5% szilícium, 1% réz és kis mennyiségeben még ezüst, ón, ólom és más fémek vagy szervetlen összetevők. Főleg az ólom és ón okozhat környezetvédelmi szempontból komoly gondot, míg az ezüst, szilícium és réz értékes és viszonylag könnyen újrahasznosítható fémek.

Az újrahasznosítás azonban költséges, annak ellenére, hogy a napelemek például nagyon nagy tisztaságú szilíciumot tartalmaznak — úgynevezett hat-kilences, vagyis 99,9999%-os tisztasággal (angolul "six nines", vagy 6N). Az ilyen napelem tisztaságú szilícium könnyedén visszaforgatható lenne, de akár más megújuló energiafelhasználási területeken, mint például a 3B generációs lítium-ion elemek anódjaként, is alkalmazható. Ezzel akár a fajlagos akkumulátorgyártási költségek is csökkenthetőek lennének, hiszen ezeknél a közvetlen nyersanyagárak a legfontosabb árnövelő tényezők.

Európában szerencsére már létezik egy törvény az újrafeldolgozással kapcsolatban. Ez az úgynevezett WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) Direktíva, amely szerint a használt napelemekkel az EU tagállamokban a többi elektronikai fogyasztási cikkhez hasonlóan kell eljárni. Vagyis a napelem gyártók kötelesek visszavenni a használt napelemeket, és azokat valamilyen módon újrahasznosítani.

A cél végeredményben az, hogy a napelemek árába ne csak a előállítási költségek, de az újrahasznosítás ára is benne legyen, hiszen a gyártókra hárul majd ennek megoldása. Így a termékek nem maradnak 'magukra' a használat után és a környezetvédelmi címkék vagy kategóriák is valósak maradnak.

A jelenlegi újrahasznosítás során a legkönnyebben feldolgozható részek az alumínium keret és az elektronikai panelek. Ezek azonban összesen csak a teljes tömeg legfeljebb 20%-t teszik ki. Az értékes nagy tisztaságú szilícium a 'maradék' több mint 80%-ban van. Még ha sikerül is kinyerni, a jelenlegi újrahasznosítási eljárások miatt a szilícium nem alkalmazható közvetlenül az eredetihez hasonló felhasználási területeken.

Egy új kutatóprogram keretében azt vizsgálták Belgiumban, hogyan lehet a napelemekben található nagy tisztaságú nano-strukturált szilíciumot a napelemekből egyszerűen kinyerni, hogy azt aztán az elektromos autókban található akkumulátorok gyártása során felhasználható legyen.

A GREENMAT projekt (Group of Research in Energy and Environment from Materials) kutatói egy új eljárást szabadalmaztattak, amely során korábban alkalmazott viszonylag magas hőmérséklet (450–600 °C) helyett már 200 °C alatt is kinyerhető a szilícium jelentős része, miközben sem a halogéntartamú műanyagok, sem pedig a nehézfémek nem bomlanak el vagy kerülnek a hordozó gázokba.

Még fontosabb az, hogy a Journal of ACS Sustainable Chemistry & Engineering oldalain publikált új módszer szerint a szilícium vagy az üveg sem olvad meg, emiatt nincs szükség másodlagos tisztítási eljárásokra az újrahasznosítás után. A viszonylag egyszerű szétszerelési folyamatnak köszönhetően a tiszta üveg akár közvetlenül is újrahasznosítható. A folyamat során kinyert nagy tisztaságú szilícium pedig felhasználható a lítium-kén akkumulátorok anódjaként.

Ez új utat nyithat meg a napelemek újrahasznosítása terén, amire igen nagy szükség lesz a következő évtizedekben. Az persze egyáltalán nem hátrány, hogy a lehetséges környezeti katasztrófa elkerülése mellett az így kinyert újrahasznosított anyagokkal a megújuló energiafelhasználás még szélesebb körű elterjedését tudjuk majd elősegíteni.

11 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr2915727596

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

GyMasa 2020.05.29. 10:27:13

20 év?

Az nagyon kevés... Eddig 30+ éves élettartamról volt szó.
Szóval tényleg az élettartam rovására lesz "olcsóbb" a napelem (is).
Remek irányba haladunk.

pityókabort Vráncsábó ócsón 2020.05.29. 18:36:30

Ólmot már évek óta tilos használni az elektronikai iparban, ld az Európai Parlament és a Tanács 2002/95/EK irányelve (2003. január 27.) egyes veszélyes anyagok elektromos és elektronikus berendezésekben való alkalmazásának korlátozásáról, és úgy, tudom, hogy importtermékekben sem megengededd.
Az ón pedig nem veszélyes anyag.

pityókabort Vráncsábó ócsón 2020.05.29. 18:43:58

@GyMasa: megint találkozunk :) A 20 évet tekintve a szerző kisebb tévedésben van. A közepes és jobb minőségű (Sharp, Kyocera, jobb kínaiak) napelemeknél ez a garanciaidő, aminek a végén a napelem a névleges teljesítményének még lagalább 80%-t tudja. Tehát, hacsak nagyon nem kell a helye, nem kell kidobni, mert nulla forint határköltséggel még évekig fog értelmezhető mennyiségű áramot termelni.

GyMasa 2020.05.29. 19:03:48

@a szürkebarát ötven árnyalata:
Ez a direktíva azt hiszem, 2006-ban lépett életbe, viszont csak az az után piacra került termékekre vonatkozik.
Azaz, ha egy napelemet engedélyezettek 2005 decemberben, és azt máig gyártják, abban bizony lehet ólom.
Onnan tudom, hogy anno az én cégem is kihasználta ezt a kiskaput.

pityókabort Vráncsábó ócsón 2020.05.29. 19:14:09

@GyMasa: Más eletronikai termékekkel (autórádiók és hasonlók) van tapasztalatom, a kiskapu csak a már legyártott termékre, vagy már legyártott részegységekből összeszerelt termékekre vonatkozott. Az akkor munkahelyemen a futó termékek esetében is át kellett tervezni a forrasztást (korábban ott használtunk ólom-ón ötvozetet). Az ón maradhatott.

ember100 2020.05.29. 20:52:04

Helló !

Nem értem ezt a napelem , szélerőmű ellenességet.
Mi mindenbe lehetne még belekötni mert ez a cikk tiszta kötekedés semmi más.
A cikk írónak nem számít pl. az autó akkumulátor , szinte tiszta ólom és nem 400.000 tonna ,mi van a PET palackokkal stb.
Mi lesz a napelemekkel újrahasznosítják amennyire csak lehet és mivel üveg, szilícium ezért elég jól lehet újrahasznosítani.Lásd sima üvegpalackok a 40% újrahasznosított üvegből van és gazdaságos.
IGEN KELL a megújuló energia különben megfulladunk.
Ja és várom a következő cikket a Mi lesz a szélerőművek generátorának olajával vagy az oszlopok beton talapzatának a sorsa.

nyikk 2020.05.29. 22:35:55

Avagy mi lesz a a rengeteg ilyen -olyan aksival, elemmel? Mondjuk bármilyen litiumos akkuval? Ugye ott volt az Ausztriában kiégett Tesla, amelynek tulaja kíváncsiságból utána kérdezett, aztán kiderült, hogy a Tesla akuk ártalmatlanítására, újrahasznosításara bizony még nincs technológia. Valahol majd tárolja az illetékes cég, bízva a szebb jövőben.

BSOD64 2020.05.30. 07:15:50

@nyikk:
Van már a lítium akkuk újrahasznosítására működő, alkalmazott technológia, de egyelőre kicsiben. Nem laboratóriumi méretről beszélek.
A kihívás a lítium gyúlékonysága. A megfelelő előkészítés után gyönyörűen ki tudják nyerni az alkotó elemek nagy részét, amiből aztán - akár - új akkukat lehet gyártani. Még a maradvány tárolt elektromosságot is újrahasznosítják!

GyMasa 2020.05.30. 14:07:15

@ember100:
"Nem értem ezt a napelem , szélerőmű ellenességet."
Ez nem "ellenesség" szomplán egy tárgyilagos tájékoztatás.
Én inkább nem értem a sötétzöldek alaptalan optimizmusát.

"Mi mindenbe lehetne még belekötni mert ez a cikk tiszta kötekedés semmi más."
Mi van, sérti a vallásodat, vagy mi?

"A cikk írónak nem számít pl. az autó akkumulátor , szinte tiszta ólom és nem 400.000 tonna ,mi van a PET palackokkal stb."
Ez a cikk a napelemekről szól. Az autóakkukról majd szól egy másik cikk. Nem tudom, mi ezzel a probléma?
Ráadásul az akkuk is meg a PET palackok is 100%-ban újrahasznosíthatóak, és 100%-ban újra is hasznosítják őket.
Ellenben a napelemeknél meg a szélkerekeknél eddig fel sem merült, hogy mégis mi legyen velük az életciklusuk végén.
Jelenleg a "majd jól ledaráljuk és elássuk valahol" fázisban járunk. Ez pedig egy roppant zöld, és felősségteljes ötlet.

"Mi lesz a napelemekkel újrahasznosítják amennyire csak lehet és mivel üveg, szilícium ezért elég jól lehet újrahasznosítani."
Igen, pont erről szól a cikk. Mondjuk pont azt írja, hoyg a szilíciumot nem lehet (legalábbis szerinttem rentábilisan nem lehet) tejlesen újrahaszmosítani.

"Lásd sima üvegpalackok a 40% újrahasznosított üvegből van és gazdaságos."
Mert arra is megvan már a jól bejáratott technológia.

"IGEN KELL a megújuló energia különben megfulladunk."
Nem, BÁRMI ÁRON nem kell.

"Ja és várom a következő cikket a Mi lesz a szélerőművek generátorának olajával vagy az oszlopok beton talapzatának a sorsa. "
Ne amiatt aggódj! Sokkal nagyobb probléma a rotorlapátok sorsa, amiknek a jelenleg még nem igazán van újrahasznosítási technológiája delegalább többszázezer tonnányit készítenek belőle évente, és ez is igen dinamikusan növekszik.
Itt van a 2007-es adat, ami a 2005-ös duplája volt:
The total breaks down, approximately, as follows:

• Glass fiber – 221 million lb (100,240 metric tonnes)
• Carbon fiber – 4.6 million lb (2,090 metric tonnes)
• Thermoset resins (primarily epoxy and vinyl ester) – 182 million lb (82,550 metric tonnes)
• Core (balsa and foam) – 18 million lb (8,160 metric tonnes)
• Metal (fittings and bolts) – 15 million lb (6,800 metric tonnes)"

Androsz · http://migransozo.blog.hu 2020.05.30. 15:04:56

@ember100: "A cikk írónak nem számít pl. az autó akkumulátor , szinte tiszta ólom és nem 400.000 tonna ,mi van a PET palackokkal stb."

Azokről más posztok, cikkek, kiáltványok szólnak. Ez a poszt a napelemekről szólt.