מיחזור פאנלים סולאריים

מתקנים סולאריים פוטו -וולטאים PV  הם מקור אנרגיה בר -קיימא, התלוי רק בקרינת השמש, ומסוגלים לייצר חשמל במחיר נמוך מאוד. עם זאת, הטענה השכיחה ביותר בקשר לפאנלים סולאריים אלו היא מה קורה לפאנלים סולאריים כאשר הפעלתם יורדת מעבר לגבול הכדאיות, כאשר יעילותם יורדת והם מגיעים לסוף חייהם הכלכליים?

כך אנו שומעים את ח"כ רם בן ברק בישיבת ועדת הפנים והגנת הסביבה מה-9 ליוני :
"האם אנחנו כבר יודעים היום איך אנחנו ממחזרים את הפאנלים הסולאריים, כי פנל הוא ל-20 שנה. מה קורה אחרי 20 שנה עם הפאנלים האלו? …… כבר היום צריך לפתח טכנולוגיות שידעו למחזר אותם, אחרת נמצא עצמנו עם מיליוני טונות של פאנלים שאינם בשימוש. צריך לתת לזה את הדעת."  
קישור לשאלה בדקה 2:60  בצילום ישיבת ועידת הפנים והגנת הסביבה 9.6.20  

התשובה הקצרה היא שכבר היום יש טכנולוגיות למיחזור פאנלים סולאריים, חלקן מגיעות ליעילות מיחזור גבוהה מאוד, בסביבות 96% .
התשובה הקצרה היא, שבאירופה יש תקנות המחייבות בעלי פאנלים סולאריים למחזר את הפאנלים שלהם ברגע שיסיימו להשתמש בהם, תקנות שיצרו שוק למיחזורי פאנלים.
התשובה הקצרה היא, שכבר היום יש מפעלים למיחזור פאנלים סולאריים, הפועלים ביעילות מיחזור גבוהה מאוד, שאחד מהם הוא המפע ל של Veolia בדרום צרפת.
הדעה הרווחת כאילו פאנלים סולאריים אינם ניתנים למיחזור היא לכן  – שגיאה.

אורך חיי הפאנלים הסולאריים

על פי מחקרים שונים, תוחלת החיים של פאנלים סולאריים היא כשלושים שנה. אם כי יתכן וכבר קודם לכן יהיה כדאי, מבחינה כלכלית, להחליף את הפאנלים.
במהלך חיי הפאנלים הסולאריים, עלולה להתרחש ירידה של כ- 20% ביכולת ייצור החשמל של הפאנלים.
בין 10 ל 12 השנים הראשונות לחיי הפאנלים, הירידה המירבית הצפויה ביעילות היא 10%, ולאחר 25 שנים, הירידה הצפויה ביעילות היא כ- 20% .נתונים אלה מובטחים על ידי רוב היצרנים. 

הניסיון מראה כי למעשה, היעילות יורדת רק 6%-8%  לאחר 25 שנה. אורך החיים של פאנלים סולאריים עשוי אפוא להיות גדול בהרבה מכפי שנאמר רשמית. תוחלת החיים של פאנלים סולאריים באיכות גבוהה עשויה אפילו להגיע ל 30 עד 40 שנה, ועדיין יהיו שמישים לאחר מכן , אם כי עם ירידה ביעילות שלהם ביחס לפאנלים חדשים.

המסגרת המשפטית – הדירקטיבה האירופית

דירקטיבת (Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE  (אלקטרונית חשמלית פסולת) של האיחוד האירופי מאוגוסט 2012, מגדירה פאנלים סולאריים פוטו-וולטאיים כפסולת אלקטרונית e-waste ומספקת מסגרת חקיקתית לאחריות מורחבת של יצרני הפאנלים הסולאריים באירופה.

בהמשך, מפברואר 2014 גם האיסוף, ההובלה והמיחזור של פאנלים סולאריים מוסדרים בכל מדינה של האיחוד האירופי. לפי הדירקטיבה יצרני הפאנלים הסולאריים הפוטו-וולטאיים הפכו לאחראים לפינוי ומיחזור הפאנלים שהם מוכרים במדינות החברות באיחוד האירופי. הם מחויבים בחוק למלא אחר דרישות חוקיות ותקני מיחזור ספציפיים על מנת לוודא שפאנלים סולאריים לא יהפכו לנטל על הסביבה.

התקנות הפאנלים הסולאריים בהיקף משמעותי החלה בראשית שנות התשעים של המאה שעברה, ומספר גדל והולך של פאנלים יגיעו לסוף חייהם בשנים הבאות. מיחזור בהיקף גבוה ידרש בעוד 10-15 שנים. למרות זאת, התעשיית כבר פיתחה וממשיכה לפתח פתרונות לכל שלבי מיחזור חיי המוצר, החל מחומרי הגלם ועד המיחזור בסוף החיים.

כתוצאה מכך פותחו טכנולוגיות ותהליכים למיחזור פאנלים סולאריים. יצרני תאים ופאנלים סולאריים שיתפו פעולה עם מוסדות ממשלתיים וארגוני איכות סביבה ובאו עם מספר דרכים להתמודד עם פסולת סולארית, להפוך את מיחזור הפאנלים הסולאריים לתהליך שלם ובשימוש רגיל mainstream and complete .

מחקרים שנערכו בנושא מיחזור פאנלים סולאריים הראו שיש טכנולוגיות רבות לתהליכי מיחזור, חלקם אף מגיע ות ליעילות מיחזור מדהימה של %96 ,והמטרה היא להעלות את הרף לגבוה יותר בעתיד.

הדירקטיבה האירופית יצרה שוק למיחזורי פאנלים. וכבר היום יש מפעלים למיחזור פאנלים סולאריים, הפועלים ביעילות מיחזור גבוהה מאוד, שאחד מהם הוא המפעל של Veolia בדרום צרפת.
Veolia משתפת פעולה בתחום מיחזור הפאנלים הסולאריים עם ארגונים עמותות ללא מטרות רווח באירופה הפועלים למיחזור הפאנלים, כדי לאסוף ולמחזר פאנלים סולאריים.

החברה פתחה את מפעל המיחזור הראשון שלהם ביוני 2018 , ב – Rousset בצרפת שם רובוטים מפרידים בין זכוכית, סיליקון , פלסטיק ומתכות מפאנלים סולאריים

סוגי הפאנלים הסולאריים הפוטו-וולטאיים

ישנם שני סוגים עיקריים של פאנלים סולאריים, פאנלים סולאריים מבוססי סיליקון ופאנלים סולאריים מבוססי
שכבות דק ות film-thin.
שני הסוגים דורשים גישות מיחזור שונות, אך ניתן למחזר את שני הסוגים באמצעות תהליכים תעשייתיים ידועים ומנוסים.
נכון לעכשיו, לוחות מבוססי סיליקון נפוצים יותר, אם כי אין זה אומר שלא יהיה ערך גדול בחומרים מתאים סולאריים מבוססי שכבות דקות. 

מיחזור פאנלים סולארים מבוסס סיליקון

תהליך המיחזור של לוחות סולטריים פ וטו- וולטאים מבוססי סיליקון מתחיל בפירוק המוצר והפרדתו לחלקי אלומיניום וזכוכית. כמעט כל  95% הזכוכית ניתנת לשימוש חוזר, בעוד שכל חלקי המתכת החיצוניים משמשים לייצור מחדש של מסגרות הפאנלים. 

החומרים הנשארים מטופלים ביחידת עיבוד תרמית ב – 500 מעלות צלזיוס, על מנת ל'פתוח' את ההדבקה בין האלמנטים של התאים הסולאריים. בגלל החום הגבוה, החומר הפלסטי העוטף encapsulating מתאדה ומותיר את תאי הסיליקון מוכנים לעיבוד נוסף. הטכנולוגיה מבטיחה שאפילו פלסטיק זה לא יבוזבז, והוא בשימוש חוזר כמקור חום לעיבוד תרמי נוסף .

לאחר הטיפול התרמי, התאים מופרדים, כאשר כ – 80% ניתנים לשימוש חוזר, בעוד שהשאר עובר לטיפול נוסף. חלקי הסיליקון, המכונים פיסות wafers מטופלים ומנוקים בעזרת חומצה, בעוד שפיסות שבורות מותכות לשימ וש חוזר לייצור מודולי סיליקון חדשים. שיעור המיחזור של הסיליקון מגיע לכ- 85%.

מיחזור פאנלים סולאריים המבוססים על שכבות דקות

פאנלים סולאריים מבוססי שכבות דק ות מעובדים בצורה אגרסיבית יותר בהשוואה למיחזור פאנלים סולארים מבוססי סיליקון הצעד הראשון הוא גריסה, ולאחר מכן מטחנת פטישים המבטיחה כי כל החלקיקים אינם גדולים מ – 4-5 מ"מ, שזה הגודל בו הלמינציה השומרת את החומרים הפנימיים יחד נהרסת, ולכן ניתן להסירם.

בניגוד ללוחות סולאריים מבוססי סיליקון, החומר שנותר מורכב מחומר מוצק ונוזל כאחד. כדי להפריד בין אלה משתמשים בבורג מסתובב, שבאופן בסיסי שומר על החלקים המוצקים מסתובבים בתוך הצינור, בעוד הנוזל מטפטף למיכל.

הנוזלים עוברים תהליך השקעה וייבוש . החומר שנוצר עובר עיבוד מתכות כדי להפריד לחלוטין בין חומרי המוליכים למחצה השונים. השלב האחרון תלוי בטכנולוגיה בפועל המשמשת בייצור הפאנלים. עם זאת, בממוצע, ב – 95% מחומר המוליכים למחצה נעשה שימוש חוזר.

החומרים המוצקים מזוהמים בחומרים הנקראים חומרים בין שכבות ,materials interlayer ,שהם קלים יותר וניתנים להסרה באמצ עות משטח רוטט. לבסוף, החומר עובר שטיפה. מה שנשאר היא זכוכית טהורה, החוסכת כ- 90% מהזכוכית לייצור מחדש.

Recycling: A Solar Panel's Life after Death | GreenMatch

The energy industry has been experiencing a radical change and the gradual shift towards renewable energy sourcing is more than evident. Nevertheless, not all that looks sustainable stays that way upon the end of its life cycle. At least that is the most common worry regarding photovoltaic (PV) solar panels.