Recyklace solárních panelů

Recyklace solárních panelů

Nárůst cen elektřiny spustil solární šílenství. Firmy, které staví elektrárny na střechách, zdvojnásobují své kapacity. Je to přirozená reakce na vývoj trhu s energiemi. Celý svět přechází od fosilních paliv k obnovitelným zdrojům. Solárních panelů přibývá. Jsme ale schopni tyto solární panely recyklovat? Jak to vlastně je z recyklací v České republice a jak ve světě?

Solární panely se na lukách a střechách budov v posledních letech rozrostly jako houby po dešti. V minulém roce k tomu přispěla i energetická krize. Fotovoltaika je jednou z alternativních způsobů výroby elektřiny, se kterou počítáme při přechodu z fosilních paliv. Základy fotovoltaiky položil Alexandre Edmond Becquerel, údajně se svým synem Antoinem, již v 19. století. K praktickému rozvoji přispěl až v roce 1905 Albert Einstein, který popsal fotoelektrický jev. Masový výzkum této technologie nastal v 50. letech minulého století s rozvojem kosmonautiky. Solární panely odolávají větru, dešti a jejich odolnost byla prověřena mnohokrát ve vesmíru.

Životnost solárních panelů

Nejstarší fungující solární elektrárna je stará přes 60 let. I když většina výrobců dnes inzeruje garantovanou životnost 25 až 30 let. Zprůměrované odhady však ukazují, že skutečná životnost panelů může být 40 až 50 let. Nicméně jádro problému není ve fyzické odolnosti solárních panelů, protože prakticky neexistují žádné vadné komponenty. Životnost solárních panelů se měří spíše poklesem jejich účinnosti.

Výhledy do budoucna

Dle dostupných informací budeme mít někdy kolem roku 2050 na celém světě nejméně 4 miliardy výběhových solárních panelů na odpis. Budou vážit dohromady přes 78 milionů tun. Co s nimi budeme dělat? Zmínka o jejich recyklaci a vytěžení materiálů pro další použití se jeví naprosto logická. Jenže není reálná. „Panely, které jsme používali a nyní používáme, totiž nejsou navrženy tak, aby z nich bylo možné extrahovat a vytěžit potřebné prvky,“ říká Matthew Davies, technolog z univerzity ve Swansea. Na konci své životnosti pouze Evropa vyžaduje, aby výrobci solárních panelů sbírali a ukládali solární odpad. I přesto, že při likvidaci solárních panelů na běžných místech dochází k úniku škodlivých chemikálií do země, což způsobuje kontaminaci pitné vody.

Budeme mít dostatek stříbra na další solární panely?

Zároveň odborníci varují, že postupně budou docházet i suroviny, bez kterých se solární panely neobejdou. Naprostá většina použitých panelů dnes končí na skládkách, kde se s nimi ztrácejí i cenné kovy a materiály, které obsahují. I když se dnes občas snaží některé firmy solární panely alespoň částečně recyklovat, stříbro a křemík jen zřídka obnovují. Místo toho „recyklátoři“ obvykle využijí jen hliníkový rám, který drží panel pohromadě a oddělí měděnou kabeláž. Expert na solární energie, Meng Tao, odhaduje, že svět by mohl čelit nedostatku „solárního“ stříbra dlouho předtím, než postavíme všechny solární panely potřebné k přechodu z fosilních paliv. Problémem bude i křemík, jehož výroba pro solární panely vyžaduje obrovské množství energie.

Recyklace solárních panelů je obor, který teprve čeká na svou budoucnost

Solární panely v sobě ukrývají cenné materiály, ke kterým se budou chtít zpracovatelé dostat. Jak jdou technologie neustále vpřed, využívají výrobci v solárních panelech stále více látek, které jsou nejen drahé, ale někdy i nebezpečné. Třeba solární panely II. generace obsahují gallium, selen, indium, tellur nebo kadmium. Tyto (a mnoho dalších) je snadné do panelu dostat, ale bude složité je získat zpět. Je tedy více než důležité, aby výrobci dodržovali ekodesign a při výrobě nehleděli jen na cenu, ale i na snadnou recyklaci (nebo alespoň likvidaci) solárních panelů. Pokud má být recyklace solárních panelů ekonomicky rentabilní, bude muset probíhat ve velkém. Hlavní překážkou snadné a ekonomicky rentabilní recyklace solárních panelů bude zřejmě jejich různorodost a odlišné materiálové složení. Při recyklaci solárních panelů bude mít velké slovo chemie. A tak se bude potřeba smířit s tím, že recyklace solárních panelů nebude ekologická.

Tepelná recyklace fotovoltaických modulů

V současnosti zřejmě nejpokročilejší metodu recyklace panelů navrhla a odzkoušela firma Deutsche solar AG. Celé panely jsou zavezeny do speciální pece, kde jsou zahřívány na teplotu nad 500 °C. Při této teplotě se plastové materiály odpaří, následně jsou v další komoře řízeně spalovány. Ostatní materiály jsou separovány ručně. Jsou-li panely nepoškozené, lze vytěžit až 85 % článků pro nové použití. Spotřebu energie na výrobu nových panelů je díky tomu možno snížit až o 70 %. Metoda je použitelná pro všechny stávající konstrukce panelů s mono a polykrystalickými články.

Mechanicko-chemická recyklace

U této metody recyklace se u fotovoltaických panelů odstraní hliníkové rámy a zbytek se rozemele a rozdrtí na drobné kousky. K třídění jednotlivých typů materiálů slouží separační linky s fluidními splavy pro oddělení kovů a plastů a s elektrodynamickou separací pro oddělení neželezných kovů. Stříbro a další kovy se získávají pyrometalurgicky. Výsledkem je celkově méně kvalitní druhotná surovina, avšak tato metoda vyžaduje menší podíl lidské ruční práce. Uvedenou metodou bylo zatím vytěženo na 1 000 kg stříbra a výstupem byly i mokré frakce skla znečištěné křemíkem a jemnou drtí plastů. Využití těchto odpadů bylo testováno, ale nebyla pro ně nalezena ekonomická varianta. Mechanicko-chemická recyklace je vhodná pro tenkovrstvé fotovoltaické panely. Většina uvedených postupů se zakládá na odhadech či laboratorních výzkumech pocházejících z čistě akademických propočtů.

Likvidace solárních panelů v České republice

Vzhledem k tomu, že v České republice zaznamenaly solární elektrárny boom v letech 2009–2010 díky státnímu zvýhodnění, první masovější vlnu recyklace lze očekávat nejdříve kolem roku 2030. Již od roku 2015 existují směrnice, jak by taková recyklace měla fungovat. Zmíněná směrnice EU od roku 2015 nařizovala, že 70 % každého panelu je třeba zrecyklovat. Od roku 2013 začaly v ČR vznikat kolektivní systémy pro zpětný odběr solárních panelů. Tyto systémy začaly vybírat poplatky s cílem, aby do roku 2018 byl dostatek financí na recyklaci (nebo likvidaci) vysloužilých solárních panelů z fotovoltaických elektráren uvedených do provozu před rokem 2013. 

V České republice funguje přibližně 10 kolektivních systémů, které se mimo jiné zabývají i recyklací odpadů z fotovoltaických elektráren. Mezi nimi například REMA PV Systém, ELEKTROWIN, ASEKOL SOLAR, RESOLAR, nebo RETELA. Loga některých kolektivních systémů znáte z návštěv vašeho sběrného dvora, protože se zabývají recyklací i jiných typů elektroodpadu. Některé kolektivní systémy vznikly přímo s cílem specializovat se na recyklaci a využití materiálů z odpadů ze solárních panelů. Nicméně ještě nebyla uvedena do provozu zařízení, která by se zpracováním vysloužilých fotovoltaických panelů zabývala.

Francie má první závod na recyklaci solárních panelů

Francouzský vodárenský a energetický koncern Veolia otevřel ve Francii v roce 2018 první závod na světě na recyklaci solárních panelů. Roboti v nové továrně rozdělují panely na sklo, křemík, plasty, měď a stříbro. Ty jsou rozdrceny na granuláty a využity k výrobě nových panelů. Typický fotovoltaický panel sestává z 65 až 75 % ze skla, 10 až 15 % tvoří hliníkový rám, 10 % plasty a jen 3 až 5 % křemík. Žádné vzácné kovy a minerály nedokáží zrecyklovat. Veolia tento závod prozatím dotuje, což znamená, že si recyklace na sebe nevydělá. Nový závod nerecykluje tenkovrstvé solární panely, které představují zatím jen malé procento na francouzském trhu.

Na konec přikládám pár řádků na zamyšlení. Největší počet solárních elektráren v současné době provozuje Čína. Je jich přibližně dvakrát více než solárních panelů v USA. Čína do dnešní doby nemá žádné návrhy na recyklaci starých panelů, a dokonce ani její úřad pro ochranu životního prostředí se dosud nezaměřil na recyklaci odpadu. Žádný plán na likvidaci solárních panelů, navzdory přítomnosti povědomí o životním prostředí, nemá ani Kalifornie, další světový lídr v oblasti solárních panelů. Některé rozvojové země, například Indie, Severní Korea, Thajsko atd., dosud nezvážily žádné nařízení o nakládání s odpady pro recyklaci solárního fotovoltaického odpadu. Recyklace se velmi silně vyvíjí v laboratořích. Jaká je skutečnost, nikdo přesně neví. Zatím všichni jen odhadují, zkoušejí a plánují.

Iveta Mrkáčková
Ekologické centrum Most pro Krušnohoří
Výzkumný ústav pro hnědé uhlí a.s., Most 

Foto: pixabay.com

Zdroje:

Ekologická likvidace a recyklace solárních panelů | Šroty.cz - šrotařský informační server (sroty.cz)
JAK SE RECYKLUJÍ SOLÁRNÍ PANELY | TŘÍDĚNÍODPADU.CZ (trideniodpadu.cz)
Zájem o fotovoltaiku s akumulací se v Česku neustále zvyšuje — Solární Novinky (solarninovinky.cz)
ASEKOL Solar » FAQ (asekol-solar.cz)
Solární panely je třeba začít recyklovat, než nás zavalí - Ekolist.cz
vyrocni-zprava-resolar-2020.pdf
Zaplatí získané stříbro recyklaci ekologických solárních panelů – Svaz moderní energetiky (modernienergetika.cz)
Likvidace solárních panelů ještě nezačala. Stát už ale chystá změnu pravidel (cefas.cz)
PV Cycle dosáhlo rekordní 96% míry recyklace křemíkových panelů (video) (oenergetice.cz)
Veolia otevřela závod na recyklaci solárních panelů - Ekolist.cz
Recyklace fotovoltaických panelů na konci životnosti - TZB-info
Kdo zaplatí recyklaci solárních panelů? | Solární Experti (solarniexperti.cz)
Přehled recyklace materiálů na konci životnosti solárních fotovoltaických panelů - ScienceDirect