सोलर पॅनल रिसायकलिंगची आव्हाने

पुढील दशकात सौर पॅनेलच्या कचऱ्यात 4000 टक्क्यांहून अधिक वाढ होणार आहे.सोलर पॅनल रिसायकलिंग उद्योग हे खंड हाताळण्यास तयार आहे का?नवीन पॅनेलची मागणी झपाट्याने वाढत असल्याने आणि कच्चा माल कमी असल्याने शर्यत सुरू आहे.

सौर पॅनेलरिसायकलिंग हे खरे आव्हान बनत आहे.यूकेच्या निव्वळ शून्य धोरणासाठी गंभीर, सौर ऊर्जा हा व्यवसाय आणि घरांसाठी एक चिरस्थायी आणि टिकाऊ पर्याय आहे आणि तो वेगाने वाढत आहे.

2021 मध्ये, यूकेने 730MW नवीन सौर क्षमतेची भर घातली, एकूण व्हॉल्यूम 14.6GW वर नेले, 2020 पेक्षा 5.3 टक्क्यांनी वाढ झाली आणि — 2022 च्या दुसऱ्या तिमाहीत — यूकेच्या एकूण वीज निर्मितीमध्ये सौर ऊर्जेचा वाटा 6.4 टक्के आहे.एप्रिलच्या एनर्जी सिक्युरिटी स्ट्रॅटेजीमध्ये, डिपार्टमेंट फॉर बिझनेस, एनर्जी अँड इंडस्ट्रियल स्ट्रॅटेजी (BEIS) ने पुष्टी केली की, 2035 पर्यंत, UK ची सौर उपयोजन पाच पटीने वाढेल, एकूण व्हॉल्यूम 70GW वर जाईल: यूकेच्या अंदाजे सुमारे 15 टक्के (आणि वाढत्या) विजेच्या गरजा, मॅकिन्सेच्या मते.

सौर पॅनेल त्यांच्या 30 वर्षांच्या आयुर्मानाच्या शेवटी पोहोचल्यानंतर त्यांचे काय करावे हा एक उदयोन्मुख मुद्दा आहे.भविष्यात बाजारपेठेत वाढ होत असल्याने सौर कचऱ्याचा ढीग वाढत जाईल.इंटरनॅशनल रिन्यूएबल एनर्जी एजन्सी (IRENA) च्या मते, पुढील दशकात यूके 30,000 टन सौर कचरा निर्माण करेल असा अंदाज आहे.शिवाय, 2030 च्या दशकात निकामी पॅनेलमध्ये वाढ होण्याचा अंदाज आहे, जेव्हासौरपत्रेसहस्राब्दी पासून डळमळणे सुरू.IRENA ने 2030 मध्ये सौर पॅनेलमधून होणारा जागतिक कचरा 1.7 दशलक्ष ते 8 दशलक्ष टन दरम्यान असेल असा अंदाज वर्तवला आहे.

पुढे, कच्च्या मालाच्या पुरवठ्यामध्ये संभाव्य अडथळे निर्माण झाले आहेत, ज्यामध्ये व्हर्जिन घटकांच्या उपलब्धतेला मागे टाकण्यासाठी पॅनेलची मागणी आहे.

निकामी झालेल्या पॅनल्सच्या वाढीला हाताळण्यासाठी आणि नवीन सौर पॅनेलच्या निर्मितीला पाठिंबा देण्यासाठी सौर पॅनेल पुनर्वापर उद्योगावर त्याची क्षमता वाढवण्यासाठी दबाव निर्माण होत आहे.जुलैमध्ये, सौरउद्योग तज्ज्ञ सॅम वँडरहूफ यांनी सुचवले की — जागतिक स्तरावर — दहापैकी फक्त एक फोटोव्होल्टेइक (PV) पॅनेलचा पुनर्वापर केला जातो आणि उर्वरित लँडफिलमध्ये संपतो, पुन्हा IRENA कडील डेटाचा संदर्भ देतो.

नियमन आणि अनुपालन

UK मध्ये,सौर पॅनेलचे औपचारिकपणे वर्गीकरण केले जातेइलेक्ट्रिकल आणि इलेक्ट्रॉनिकउपकरणे(EEE), समर्पित श्रेणी 14 अंतर्गत. जसे की, PV पॅनेल कचरा EEE (WEEE) नियमांद्वारे संरक्षित आहेत;त्यांच्या आयुष्यातील शेवटचे निरीक्षण केले जाते आणि घन सौर पॅनेल पुनर्वापराच्या पायाभूत सुविधांचा विकास आधीच सुरू आहे.

सोलर पॅनेल उत्पादकांना प्रोड्युसर कंप्लायन्स स्कीम (PCS) मध्ये सामील होण्यास बांधील आहे, बाजारात सादर केलेल्या टनेजचा अहवाल देणे आणि त्या युनिट्सचे भविष्यातील पुनर्वापर कव्हर करण्यासाठी अनुपालन नोट्स प्राप्त करणे.त्यांनी वापरकर्त्यांना सल्ला देण्यासाठी आणि सामग्रीची रचना आणि योग्य विल्हेवाट लावण्यासाठी उपचार सुविधा देखील चिन्हांकित करणे आवश्यक आहे.

सोबतच, वितरकांनी आयुष्यातील शेवटची उत्पादने गोळा करणे आवश्यक आहे.त्यांच्याकडे पीव्ही कचऱ्यासाठी टेक-बॅक प्रक्रिया असणे आवश्यक आहे किंवा सरकार-मान्य टेक-बॅक योजनेत योगदान देणे आवश्यक आहे.

तथापि, स्कॉट बटलर, मटेरियल फोकसचे मुख्य कार्यकारी, WEEE अनुपालन शुल्कातून निधी प्राप्त एनजीओच्या मते, सौर पॅनेलच्या पुनर्प्राप्तीवर काही विशिष्ट बाबी आहेत ज्यांचा परिणाम होईल: “PV सोबत तुम्हाला इंस्टॉलर/डिइन्स्टॉलर संबंध असण्याची अपेक्षा असेल. घरेहे देशांतर्गत उत्पादन असले तरी, बरेच लोक स्वतःला हाताळू शकतील असे नाही.

“माझी कल्पना आहे की डिइन्स्टॉलेशनमध्ये मुख्य इलेक्ट्रिकसाठी नोंदणीकृत व्यावसायिकांचा समावेश असावा… आणि ते या [कचरा] व्यवस्थापित करण्याची गुरुकिल्ली असू शकतात.ते कचऱ्याची हाताळणी करण्यासाठी सज्ज नसल्यामुळे हे अवघड असू शकते, परंतु कचरा वाहक बनणे इतके कठीण नाही.

बटलर नोंदवतात की सौर पॅनेल आता आयुष्याच्या शेवटच्या टप्प्यावर येत आहेत, उत्पादनातील भिन्नतेमुळे रीसायकल करणे आव्हानात्मक ठरू शकते: “पुनर्वापराच्या दृष्टीने, मला वाटते की PVs चे आव्हान रसायनशास्त्र समजून घेणे असेल कारण, विशेषतः सुरुवातीला, बरेच वेगवेगळे रासायनिक मिश्रण चालू आहे.आता बाहेर येण्यास सुरुवात होणारी सामग्री खूप जुनी आहे, 20 वर्षे हे खूप मोठे चक्र आहे.त्यामुळे कदाचित माहितीचे अंतर आहे जे कोणी बाजारात आणले आणि ते काय आहे हे जोडणे आवश्यक आहे.”

पुनर्वापर प्रक्रिया

पॅनेलसाठी पुनर्वापर प्रक्रिया सौर पॅनेलच्या रचनेनुसार बदलू शकते, त्यापैकी सर्वात सामान्य सिलिकॉन-आधारित आहे.त्यांच्या परवडणाऱ्या आणि लवचिकतेसाठी ओळखल्या जाणाऱ्या, सिलिकॉन सोलर पॅनेलचा २०२० मध्ये बाजारातील ७३.३ टक्के वाटा होता;पातळ फिल्मचा वाटा 10.4 टक्के होता आणि इतर साहित्य (डाय-संवेदनशील, केंद्रित फोटोव्होल्टेइक, सेंद्रिय संकरित) पासून बनवलेल्या पॅनल्सने उर्वरित 16.3 टक्के प्रतिनिधित्व केले (चौधरी एट अल, 2020).

गोळा केल्यावर, कोणतेहीपीव्ही पॅनेलवेगळे करणे कठीण आहे.ॲल्युमिनियम फ्रेम आणि जंक्शन बॉक्स फक्त पुरेसे काढले जाऊ शकतात;आव्हानात्मक भाग म्हणजे लॅमिनेटेड फ्लॅट ग्लास शीट, ज्यामध्ये कमी प्रमाणात फेरस आणि नॉन-फेरस धातू, प्लास्टिक आणि सेमीकंडक्टर सामग्री असते.उपचार उपायांबाबत, आव्हान तांत्रिक स्वरूपाचे नाही, कारण पायरोलिसिस, क्रायोजेनिक पृथक्करण (फ्रीझिंग), आणि मेकॅनिकल श्रेडिंग हे वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी वेगळे करण्याचे तंत्र म्हणून अस्तित्वात आहेत.सर्वात मोठे आव्हान हे आहे की पीव्ही पॅनल्स कमी कालावधीसाठी पॅकेजिंग कचरा किंवा उपभोग्य वस्तूंसारखा कचरा निर्माण करत नाहीत.म्हणून, मुख्य प्रश्न आर्थिक आहे: कचरा केव्हा येईल याची कल्पना नसलेल्या ट्रीटमेंट लाइनमध्ये कोण गुंतवणूक करेल?

पातळ-फिल्म पॅनेलमध्ये उपचार प्रक्रियेचा समावेश असतो, ज्यात मिश्र धातु 'कॅडमियम टेल्युराइड' पर्यावरणदृष्ट्या चांगले पुनर्प्राप्त करण्यासाठी काही अतिरिक्त पावले आवश्यक असतात.कमी लोकप्रिय पर्याय असताना, पातळ-फिल्म पॅनेलमध्ये अधिक कार्यक्षम सामग्रीचा वापर आहे, एक पातळ अर्धसंवाहक आहे, उत्पादनादरम्यान खर्च आणि कार्बनची बचत होते.हे पटल कमी प्रकाशात आणि 'अत्यंत' कोनात चांगले कार्य करतात, उभ्या पृष्ठभागांसाठी आणि दर्शनी भागांसाठी उपयुक्त आहेत.

सामग्री पुनर्प्राप्त करण्यासाठी, पातळ फिल्म PV पटल लॅमिनेशन काढण्यासाठी तुकडे केले जातात, घन आणि द्रव शार्ड्स फिरत्या स्क्रूने वेगळे करण्यापूर्वी.त्यानंतर आम्ल आणि पेरोक्साईड वापरून फिल्म काढून टाकली जाते, त्यानंतर कंपनासह इंटरलेयर सामग्री काढून टाकली जाते, तर उर्वरित काच आणि धातू वेगळे केले जातात आणि पुनर्प्राप्त केले जातात.

मोठ्या प्रमाणावर सौर पॅनेल पुनर्वापर

सध्याच्या रिसायकलिंग उपक्रमांमध्ये सातत्याने वाढ होत असूनही, सध्या केवळ 80 ते 95 टक्के सोलर पॅनल साहित्य पुनर्वापरात आणले जाते.याला पुढे नेण्यासाठी, कचरा व्यवस्थापन कंपनी Veolia ही EIT RawMaterials द्वारे अर्थसहाय्यित चालू असलेल्या प्रकल्पात औद्योगिक स्तरावर संपूर्ण सौर पॅनेल पुनर्वापर करण्याच्या प्रकल्पाचे नेतृत्व करत आहे.ReProSolar सर्व सिलिकॉन-आधारित PV मॉड्युल घटक पुनर्प्राप्त करण्यास अनुमती देऊन, शेवटच्या-जीवनाच्या पॅनेलच्या पुनर्वापरासाठी एक अत्यंत कार्यक्षम प्रक्रिया विकसित करत आहे.

काचेच्या प्लेटपासून सौर सेल वेगळे करण्यासाठी डिलामिनेशन तंत्रज्ञानाचा वापर करून, भौतिक आणि रासायनिक प्रक्रिया PV मॉड्यूल्स नष्ट न करता, शुद्ध चांदी आणि सिलिकॉनसह सर्व सामग्री पुनर्प्राप्त करतात.

FLAXRES GmbH आणि ROSI Solar यांच्या भागीदारीत, दोनतंत्रज्ञान कंपन्याजे PV पॅनल्समधून कच्च्या मालावर पुन्हा दावा करण्यासाठी नवीन पद्धती विकसित करत आहेत, प्रकल्प वर्षाच्या अखेरीस औद्योगिक स्तरावर व्यवहार्यतेची चाचणी घेईल, 2024 मध्ये जर्मनीतील प्रात्यक्षिक प्लांटमध्ये दरवर्षी 5,000 टन डीकमीशन केलेल्या PV मॉड्यूल्सवर प्रक्रिया केली जाईल.

संपूर्ण रिसायकलिंग प्रक्रियेचे व्यावसायिकीकरण हे सध्याचे बाजारातील आव्हान पेलण्यासाठी महत्त्वाचे आहे, ज्यामुळे पॅनल्सची वाढती मागणी पूर्ण करण्यासाठी आणि सौर पॅनेलच्या वाढत्या कचऱ्याची हाताळणी करण्यासाठी पुनर्प्राप्त PV पॅनल घटकांचा जोरदार पुरवठा होतो.

मागणी वाढल्याने उच्च-मूल्य असलेल्या पीव्ही पॅनेल घटक पुनर्प्राप्त करण्यापासून लक्षणीय आर्थिक नफा मिळू शकतो.चांदी, उदाहरणार्थ, पॅनेलच्या वजनाच्या 0.05 टक्के, त्याच्या बाजार मूल्याच्या 14 टक्के आहे.इतर मौल्यवान आणि पुनर्प्राप्त करण्यायोग्य धातूंमध्ये ॲल्युमिनियम, तांबे आणि टेल्युरियम यांचा समावेश होतो.Rystad Energy च्या म्हणण्यानुसार, PV पॅनेल्सच्या शेवटच्या काळातील जप्त केलेली सामग्री सध्या $170 दशलक्ष किमतीची असली तरी 2030 मध्ये त्यांची किंमत $2.7 बिलियन पेक्षा जास्त असेल.

सोलर पॅनेलची पुनर्रचना करणे

सौर पॅनेलच्या पुनर्वापराच्या जगात नवनवीन शोधांसोबतच, पॅनेलच्या डिझाइनचीही पुनर्वापर लक्षात घेऊन पुनर्कल्पना केली जात आहे.नेदरलँड्स ऑर्गनायझेशन फॉर अप्लाइड सायंटिफिक रिसर्च (TNO) ने डिसेंबर 2021 मध्ये त्यांच्या नवीन-विकसित 'डिझाइन फॉर रीसायकलिंग' (D4R) सोलर पॅनेलचे प्रकटीकरण केले, जे आयुष्याच्या शेवटच्या विचारात तयार केले गेले.चाचणी केलेल्या 30 वर्षांच्या आयुष्यासह पॅनेल, घटकांना नुकसान न पोहोचवता सहजपणे वेगळे करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.

पॅनेल्स, चिकट फॉइलने एन्कॅप्स्युलेट केलेले, पेशी आणि फ्रेम वेगळे करण्यासाठी एकात्मिक ट्रिगर यंत्रणा धारण करतात.ही प्रक्रिया कमी-ऊर्जा आहे आणि त्यात कोणतेही विषारी घटक नसतात.

संशोधन दोन प्रकल्पांद्वारे ठेवलेले आहे, पहिला DEREC प्रकल्प आहे, ज्याने लहान प्रमाणात D4R पॅनेलची संकल्पना आणि चाचणी केली आहे जेणेकरून ते सिम्युलेटेड सर्व्हिस लाइफनंतर त्यांचे स्वच्छ विघटन सुनिश्चित करा.PARSEC प्रकल्प त्यानंतर व्यावसायिक आणि निवासी वापरासाठी पूर्ण-आकाराच्या D4R पॅनेलमध्ये तंत्रज्ञान वाढवेल.

तो पटल असतानाउत्पादितजवळपास 30 वर्षांपूर्वी रिसायकलरसाठी सध्याचे आव्हान उभे करणारे, D4R पॅनेल उद्योगाला पुढे नेण्यासाठी पॅनेल रिसायकलिंग सुलभ करू शकतात.आणि, नवीन पॅनल्स व्यतिरिक्त, कन्सोर्टियम सध्याच्या सोलर पॅनेल मॉडेल्ससाठी पुनर्वापराच्या तंत्रांवर संशोधन करत आहे, पुनर्वापरासाठी शुद्ध सिलिकॉन संपादन साध्य करण्यासाठी.

अनुमान मध्ये

एकत्रितपणे, या नवकल्पना व्यावसायिकीकरणावर त्यांचे लक्ष केंद्रित करण्याचे आश्वासन दर्शवतात, जरी निकामी पॅनेलचे प्रमाण आणि नवीनची मागणी वाढत असताना, आवश्यक प्रमाणात पूर्तता होईल की नाही याबद्दल चिंता कायम आहे.तथापि, जर व्यापारीकरणाचे प्रयत्न चांगले झाले आणि जर पूर्णपणे पुनर्प्राप्त केलेल्या सामग्रीपासून पॅनेल तयार करण्याची योजना वितरित केली जाऊ शकते, तर सौर पॅनेल उद्योग एक मजबूत वर्तुळाकार अर्थव्यवस्था पाहत आहे.