Mi lesz a napelemekkel az élettartamuk végén?

A gyártók általában 10-25 év, olykor 30 évnyi garanciát szoktak vállalni a napelemeikre. Európa legrégebbi, 1982 óta működő napelemes rendszerének vizsgálata viszont azt mutatta, hogy még 35 év után is csak a panelek 5%-a hibásodott meg. Mivel 25 évnél régebben, tehát a 80-as és a 90-es években nagyon kevés napelemet gyártottak a világban, ezért érthető, hogy eddig miért nem árasztottak el minket a tönkrement panelek.

Az ugyanakkor elkerülhetetlen, hogy időnként egy-egy napelem jóval a tervezett élettartama előtt cserére szoruljon sérülés vagy meghibásodás miatt, az így keletkező elektronikai hulladék mennyisége pedig ugyanúgy exponenciálisan növekszik, mint a naperőművek globális kapacitása. Az IRENA becslése szerint a napelemes hulladék összmennyisége 2016-ra már elérhette a 100 ezer tonnás nagyságrendet.

Mielőtt az újrahasznosítás kérdésére térnénk, nézzük meg, hogyan is épül fel egy szilíciumkristályos napelem, amely a legelterjedtebb technológiának számít a piacon a maga 90%-os részesedésével. A panel lelkét a fényt villamos energiává alakító szilícium lapkák jelentik. A lapka felszínét vékony, ezüstből készült csíkok hálózzák be, ezek vezetik az elektromos áramot a réz vezetékekhez, a vezetékek forrasztásához ónt és ólmot használnak. Az így elkészült panelt hermetikusan „becsomagolják”, amihez egy átlátszó, gyantaszerű műanyagot, etilén–vinil-acetátot (EVA) használnak. Erre jön még rá az előoldalon egy üveglap, a hátoldalra pedig vagy egy másik üveglap, vagy valamilyen erősebb műanyag (PET, PVF), majd az egész panel kap egy alumínium keretet.

A korábbi évtizedekben túl kevés napelem ment tönkre ahhoz, hogy megérje az újrahasznosításukhoz szükséges technológiát kifejleszteni, így a legtöbbjük lerakókban kötött ki, egy kisebb részük pedig hulladékfeldolgozással foglalkozó cégekhez került. Az Európai Unióban a forgalmazókat jogszabály kötelezi arra, hogy visszagyűjtsék a leselejtezett panelek 85%-át, és az anyaguk 80%-át újrahasznosítsák, így nálunk jobb a helyzet, mint a világ más részein.

Forrás: Nature Energy: Research and development priorities for silicon photovoltaic module recycling to support a circular economy

De mit tud kezdeni egy átlagos hulladékfeldolgozó a kidobott panelekkel? A legtöbbször úgy néz ki a folyamat, hogy leszerelik az alumínium keretet és a réz kábeleket tartalmazó villamos csatlakozót – az alumínium és a réz is könnyen újrahasznosítható – a többit pedig egyszerűen ledarálják, és eladják építőanyagnak, vagy ipari célú felhasználásra (elégetik). Ez a meglehetősen egyszerű módszer sajnos felvet néhány alapvető problémát, így ugyanis olyan értékes anyagok vesznek kárba, mint a szilícium, vagy az ezüst, és egy ledarált panelért csak körülbelül 3 dollárt fizetnek a vásárlók, ami nem túl sok a valódi értékéhez képest.

Az elmúlt 5-10 évben a napelemes hulladék növekvő mennyiségének köszönhetően megjelentek a piacon olyan cégek is, amelyek a szolár panelek nagyüzemi újrahasznosítására specializálódtak. Ilyen például a francia Veolia, amely a ledarált panelekből rostálással, valamint örvényáramú és optikai szeparátorok segítségével külön tudja választani az üveget, a fémeket, a műanyagot és szilíciumot. A Veoliának ezekkel a módszerekkel sikerült elérnie a 95%-os újrahasznosítási arányt – maradék 5%-ot a szűrőkben összegyűlő por teszi ki.

Egy napelem legértékesebb anyagai az ezüst és a nagy tisztaságú szilícium. Ezek bár a tábla tömegének csak néhány százalékát adják, a nyersanyagok ára alapján számított értékének a 60%-át teszik ki. Egy modulban általában 15 dollárnyi ezüst található, a szilícium értékének meghatározása viszont már trükkösebb: a 99%-os tisztaságú kohászati szilícium kilogrammonkénti ára 4 dollár, de a minimum 99,9999%-os tisztaságú (6N, azaz „6 nines”), napelemcellákhoz használt szilíciumé ennek hét-nyolcszorosa.

Az újrahasznosítás gazdaságosságát jelentős mértékben meghatározza, hogy a kinyert anyagok milyen tisztaságúak, ugyanakkor minél tisztább végterméket szeretnénk, annál több lépésből álló eljárásokat és szofisztikáltabb technológiákat kell használnunk. A világban, és különösen Európában számos kutatási projekt folyik annak érdekében, hogy minél több értéket tudjanak kisajtolni napelemes hulladékból.

Az EU által 8,4 millió euróval finanszírozott Photorama projekt például a szolárpanelek anyagának 98%-os újrahasznosítását tűzte ki célul, oly módon, hogy a végterméknek minimum 98%-os tisztaságúnak kell lennie. A program egyik fejlesztése egy olyan delaminációs eljárás, amely sértetlenül képes visszanyerni az üveglapot, így az változatlan formában felhasználható lesz egy új napelemben – nem kevés pénzt és energiát megtakarítva.

Egy másik, az EU által támogatott projekt, a ReProSolar keretében egy évi 5000 tonna napelem feldolgozására képes demonstrációs üzemet építenek fel, ahol a francia Rosi (Return of Silicon) által kifejlesztett eljárást fogják alkalmazni. Ennek során kémiai anyagok segítségével eltávolítják a laminációt, majd szilárd formában leválasztják az ezüstöt a szilíciumlapkáról. A visszamaradó szilícium már elég nagy tisztaságú ahhoz, hogy felhasználják a kohászatban, vagy az úgynevezett Siemens-eljárással tovább növeljék a tisztaságát. Ez utóbbi jóval költség- és energiatakarékosabb módszer, mintha homokból szeretnénk 6N tisztaságú poliszilíciumot készíteni.

A jelenlegi magas nyersanyagárak mellett viszonylag jó üzletet jelent a napelemek magas fokú újrahasznosítása, így növekszik a tőkebeáramlás a területre, és sorra jelennek meg az ezzel foglalkozó cégek a piacon. Ahhoz azonban, hogy ez a nyersanyagárak csökkenése esetén is így maradjon, és ne nőjenek a fejünkre a tönkrement napelemek, elengedhetetlen lesz egy átgondolt állami ösztönzőrendszer hosszú távú fenntartása is.

Szélturbina lapátokat újrahasznosító üzem épül Spanyolországban

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.