Solpaneler är jobbigt att återvinna. Dessa företag försöker fixa det.

Ms Tech | Pixel Squid

Miljontals solpaneler har installerats under de senaste två decennierna – och eftersom de vanligtvis håller mellan 25 och 30 år kommer många snart att vara redo för pensionering och förmodligen på väg till en soptipp. Men nya ansträngningar för att återvinna dessa paneler kan minska både mängden avfall och det nya materialet som behöver brytas.

Endast cirka 10 % av panelerna i USA återvinns – det är inte mandat av federala bestämmelser, och återvinning av enheterna är för närvarande mycket dyrare än att bara kassera dem. Men materialen i solpaneler som kommer offline varje år kan vara värda uppskattningsvis 2 miljarder dollar år 2050. Nya ansträngningar, inklusive ett tillvägagångssätt från en fransk startup som heter ROSI, försöker återerövra dessa värdefulla material, särskilt silver och kisel, för att göra återvinning till paneler mer ekonomiskt lönsamma.

Relaterad berättelse

Det lurande hotet mot solkraftens tillväxt

Sjunkande solpriser under soliga dagar undergräver det ekonomiska fallet att bygga fler solenergigårdar – och sätter klimatmålen på spel.

Att utöka produktionen av solenergi är nyckeln till att minska utsläppen över hela världen. Globalt produceras solpaneler 720 terawattimmar energi under 2019, vilket står för cirka 3 % av världens elproduktion. Och det tog ungefär 46 miljoner ton av solpaneler för att göra det.

Cirka 8 miljoner ton avvecklade solpaneler skulle kunna ackumuleras globalt 2030. År 2050 kan den siffran nå 80 miljoner . Återvinning av dessa paneler kan ge en ny källa för material som annars skulle behöva brytas (potentiellt under osäkra eller exploaterande arbetsvillkor ), vilket gör solenergi till en mer hållbar del av renenergipusslet.

Vad finns i en solpanel?

Solfångare är upplagda som en smörgås med celler i mitten. Cirka 90 % av kommersiella solpaneler använder kisel som halvledare, som omvandlar ljus till elektricitet. Tunna remsor av metall, vanligtvis silver, korsar ytan av kiselkristaller i varje cell och flyttar elektricitet in i panelens kopparledningar.

Solcellerna är inkapslade i en skyddande barriär, vanligtvis en genomskinlig plast som kallas EVA. Ett annat lager glas går ovanpå, och en annan typ av plast, som PET, täcker baksidan. Det hela är omgivet av en aluminiumram.

Denna skiktade konstruktion skyddar celler från väder och vind samtidigt som den släpper igenom solljus, men det kan vara svårt att dekonstruera när panelerna har nått slutet av sin livslängd.

Ett andra liv

Vissa företag försöker renovera och återanvända paneler som har tappat effektivitet, eller åtminstone rädda några av deras komponenter. Återanvändning är det enklaste och billigaste sättet att återvinna paneler – det kräver minst bearbetning och kräver det högsta priset.

En panel kan kosta cirka $55, medan en begagnad panel kan säljas vidare för cirka $22. Eller den använda panelens komponenter kan säljas för totalt upp till $18, enligt Meng Tao , en ingenjörsprofessor vid Arizona State University och grundare av en startup för återvinning av solpaneler som heter TG Companies.

Även om vissa återförsäljare erbjuder begagnade paneler till försäljning till privatkunder, erbjuder de inte mycket prisbesparingar. Paneler utgör bara som mest ungefär hälften av kostnaden för en solcellspanel i bostäder, medan den övriga utrustningen och tillstånden står för resten. Med tanke på att begagnade paneler inte genererar så mycket elektricitet kanske pengarna som sparas genom att köpa dem inte är värt det.

Begagnade paneler som inte kan säljas vidare är avsedda för antingen deponi eller någon typ av återvinning. I avsaknad av federala mandat, Washington nyligen antagit återvinningskrav för tillverkare, och andra stater överväger nu att göra detsamma. EU kräver samtidigt att tillverkarna samlar in och återvinner använda solpaneler och finansierar forskning om uttjänta lösningar för den teknik de producerar.

Cirka 8 miljoner ton avvecklade solpaneler kan ackumuleras till 2030.

Vissa avfallsanläggningar kan återvinna solpaneler med hjälp av mekaniska metoder. De flesta hoppar av aluminiumramen och maler allt glas, kisel och andra metaller till en blandning som kallas glasbitar, som kan säljas för byggmaterial eller andra industriella tillämpningar.

Men cullet är inte värt mycket - runt $ 3 för en panels värde av blandningen. Och det är inte klart om det kommer att finnas köpare för all cullet som skulle bli resultatet av återvinning av många fler solpaneler, säger Tao. Att kunna utvinna rena, värdefulla material kan bidra till att göra återvinning mer lönsamt.

2018 öppnade avfallshanteringsföretaget Veolia, baserat nära Paris, vad det säger är den första återvinningslinjen som utvecklats specifikt för återvinning av solpaneler. Anläggningen ligger i Rousset, Frankrike, och använder också en mekanisk återvinningsprocess, även om eftersom den är designad för solpaneler återvinns fler komponenter separat än vid anläggningar som använder allmän utrustning för återvinning av e-avfall. Men vissa företag satsar på att andra metoder, som termiska och kemiska processer, kommer att bli ännu mer effektiva.

Bryta gamla paneler

ROSI Solar, en fransk startup som grundades 2017, tillkännagav nyligen planer på att bygga en ny återvinningsanläggning i Grenoble, Frankrike. Yun Luo, ROSI:s VD, säger att företaget har utvecklat en process för att extrahera silver, kisel och andra högvärdiga material från använda paneler. Anläggningen bör öppnas före slutet av 2022 med ett kontrakt från Sören, en fransk branschorganisation.

Sören arbetar också med ett franskt logistikföretag som heter Envie 2E Aquitaine, som ska försöka hitta andra användningsområden för avvecklade solpaneler. Om panelerna inte fungerar kommer företaget att ta bort aluminiumramen och glaset innan de skickas vidare till ROSI för återvinning, säger Luo.

ROSI fokuserar på att återvinna silver och högrent kisel, eftersom dessa två material utgör över 60 % av en panels kostnad. Företaget använder en egenutvecklad kemisk process på de återstående lagren, med fokus på att ta bort de små silvertrådarna som överför elektricitet genom en fungerande solpanel.

Luo avböjde att gå in på detaljerna men säger att företaget kan återvinna nästan allt silver i fast form, så det är lättare att separera från andra metaller, som bly och tenn. Luo säger att företaget också återvinner kislet i en tillräckligt ren form för att bearbeta och återanvända i nya paneler eller EV-batterier.

För att vara lönsam måste ROSI återvinna minst 2 000 till 3 000 ton paneler per år, säger Luo. Sören räknar med att samla in cirka 7 000 ton paneler 2021, och den siffran kommer förmodligen att mer än fördubblas till 2025.

Priserna för de återvunna materialen kan dock vara ganska volatila. När Tao publicerade en recensionsartikel på återvinning av solpaneler i juni 2020, beräknade han att värdet på råvaror som kunde utvinnas från en begagnad panel skulle vara cirka 10 USD. I juni 2021, säger han, hade den siffran nästan fördubblats, till 19 dollar, på grund av ett hopp i priset på solenergikisel. Den ökningen fick honom att tänka om återvinningsprocessen han utvecklar för sin egen startup.

Denna prisvolatilitet gör att ekonomin för återvinning förblir osäker. Och eftersom silver är så dyrt och begränsat, arbetar vissa forskare med att minska eller till och med ersätta silver i nya solpaneler. Även om detta skulle kunna driva ned deras pris ytterligare, skulle det också minska det ekonomiska fallet för återvinning, säger Tao.

Det som återstår att se är miljöpåverkan av själva återvinningsinsatserna. Att kvantifiera effekterna de kommer att ha på föroreningar och utsläpp kan hjälpa till att besluta om den bästa strategin för solavfallsproblemet, säger Garvin Heath , en senior energihållbarhetsanalytiker vid National Renewable Energy Laboratory. Heath är expert på livscykelanalys, som räknar upp miljöpåverkan från en teknik från dess produktion hela vägen till slutet av dess livslängd.

Hur en teknik påverkar miljön medan den används berättar inte alltid hela historien. Tillverkning, transport och kassering av all teknik genererar utsläpp, och det är viktigt att ta hänsyn till allt detta, säger Heath. Exakt hur en panel tillverkas och återvinns hjälper till att avgöra hur bra den verkligen är för att minska utsläppen.

Det är en beräkning som vi bör överväga för det mesta av den teknik vi använder varje dag, tillägger Heath. Den totala mängden globalt e-avfall kan drabbas 120 miljoner ton årligen till 2050 , enligt en FN-rapport.

All teknik har ett slut på livet, säger Heath, och du måste hantera dessa teknologier vid den tidpunkten.

Den här historien har tidigare sagt att ROSI återvinner kisel av PV-kvalitet. Det har korrigerats för att notera att ytterligare bearbetning skulle krävas för att rena det återvunna kislet till PV-kvalitet.

Dölj