Odpady z paneli słonecznych: druga strona czystej energii

Duża liczba paneli słonecznych zainstalowanych na początku XXI wieku zbliża się do końca swojego cyklu życia, co stanowi poważny problem dla przemysłu fotowoltaicznego, a obecne metody utylizacji paneli słonecznych znacznie nie spełniają wymagań środowiskowych.

Teoretycznie energia słoneczna jest bardziej obiecująca niż kiedykolwiek. Ogniwa słoneczne są coraz prostsze i tańsze w produkcji. Jednak fotowoltaika ma kilka mniej dyskutowanych pytań: czy ich produkcja i odpady wytwarzają więcej zanieczyszczeń niż paliwa kopalne, które mają zastąpić, wciąż należy odpowiedzieć.

Produkcja paneli słonecznych często wymaga użycia kilku toksycznych chemikaliów. Panele słoneczne mają żywotność około 20 do 30 lat, a od czasu pierwszych instalacji na dużą skalę na początku 2000 roku, duża liczba paneli słonecznych zbliża się do końca swojego okresu użytkowania. Kiedy panele słoneczne są układane na śmietnikach, zawarte w nich toksyczne metale mogą przedostać się do środowiska. Może stanowić zagrożenie dla zdrowia publicznego w przypadku przedostania się do wód gruntowych.

Krzem w modułach fotowoltaicznych ma podlegać recyklingowi, ale dodawane są metale, takie jak kadm i ołów, aby poprawić wydajność elektryczną ogniw słonecznych. Utrudnia to recykling ogniw słonecznych, ponieważ wydobycie szkodliwych metali wymaga znacznego nakładu energii. W rzeczywistości koszt recyklingu paneli słonecznych dla firm jest często wyższy niż koszt ich produkcji. Większość instalacji do recyklingu fotowoltaiki po prostu wydobywa cenne srebro i miedź z ogniw i spala zanieczyszczone obudowy szklane i plastikowe w piecach. Ponieważ proces ten jest kosztowny i czasochłonny, wygodniej jest wyrzucać zużyte panele słoneczne na wysypiska śmieci lub eksportować je do krajów trzeciego świata.

Badania wykazały, że metale ciężkie (ołów i kadm) w panelach słonecznych mogą wypłukiwać z ogniw do wód gruntowych i wpływać na rośliny oraz środowisko. Metale te mają również niekorzystny wpływ na zdrowie człowieka, przy czym ołów zaburza rozwój mózgu u dzieci, a kadm jest czynnikiem rakotwórczym. Kraje rozwijające się mogą nie mieć infrastruktury lub przepisów, aby właściwie usuwać importowane odpady z paneli słonecznych, a metale te mogą przenikać do otaczającego środowiska i powodować problemy ze zdrowiem publicznym. Problem prawdopodobnie pogorszy się w nadchodzących dziesięcioleciach, ponieważ fotowoltaika słoneczna będzie się rozwijać w różnych krajach, a do 2050 r. na całym świecie przewiduje się prawie 80 milionów ton odpadów słonecznych.

Na szczęście istnieją skuteczne metody recyklingu. Obiekty First Solar, największej firmy fotowoltaicznej w Stanach Zjednoczonych, mogą wydobyć 90% materiału w panelach słonecznych, a następnie przetworzyć je na nowe panele słoneczne lub elektronikę. Francuska firma Veolia otworzyła pierwszą w Europie fabrykę zajmującą się recyklingiem ogniw słonecznych. Obecnie największymi użytkownikami paneli fotowoltaicznych są Chiny i Stany Zjednoczone, ale tylko Europa podjęła kroki w celu pociągnięcia producentów do odpowiedzialności za odpady fotowoltaiczne. UE wymaga od firm fotowoltaicznych zbierania i recyklingu paneli słonecznych, przy czym koszt recyklingu jest wliczony w cenę sprzedaży. W ten sposób odpady i wpływ paneli słonecznych na środowisko są zminimalizowane, a konsumenci płacą tylko nieznacznie więcej za panele słoneczne.

Wymuszony recykling nie jest jedynym sposobem na uczynienie energii słonecznej bardziej ekologiczną, a niektóre start-upy technologiczne szukają sposobów na czystszy proces produkcji. Naukowcy badają nowe sposoby oczyszczania krzemu do ogniw słonecznych lub eksperymentują z niskogatunkowymi krzemowymi ogniwami słonecznymi. Niedawne odkrycie w technologii słonecznej może całkowicie wyeliminować użycie krzemu dzięki zastosowaniu materiału zwanego perowskitem. Ogniwa słoneczne perowskitowe zamiast kryształów krzemu są wykonane z kryształów metalu, zwykle ołowiu. Surowce i synteza ogniw perowskitowych są znacznie tańsze niż krzem o wysokiej czystości wymagany w tradycyjnych panelach słonecznych. Istnieje tylko kilka sposobów wytwarzania krzemowych ogniw słonecznych, ale istnieje wiele sposobów wytwarzania ogniw perowskitowych, które mogą wytwarzać różne unikalne panele słoneczne. Najbardziej obiecująco, Ogniwa perowskitowe są łatwiejsze w produkcji, bardziej przyjazne dla środowiska i mają już wydajność porównywalną z ogniwami krzemowymi. I nie martw się o zawartość ołowiu, ogniwa perowskitowe oparte na nietoksycznych metalach, takich jak cyna lub german, zbliżają się do wydajności ogniw ołowiowych.

W miarę jak społeczeństwo przechodzi z paliw kopalnych na energię, energia słoneczna będzie ważną częścią naszej przyszłości. W związku z tym możemy spodziewać się wzrostu produkcji paneli słonecznych w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat, co może generować duże ilości niebezpiecznych odpadów. Chociaż energia słoneczna jest bardzo obiecująca jako odnawialne źródło energii, społeczeństwo musi również stawić czoła problemom związanym z zanieczyszczeniem, ponieważ w przeciwnym razie wykorzystanie mocy światła może sprawić, że nasza sytuacja będzie jeszcze ciemniejsza niż wcześniej.