Literature Review: Solar Photovoltaics Recycling/ru

Производство отходов солнечных фотоэлектрических установок по странам

Интерактивная карта, на которой можно узнать, какие страны производят больше всего отходов от солнечных панелей

Поисковые термины и ключевые слова

Литература

Обзор процессов переработки фотоэлектрических модулей

Лунарди, Марина Монтейро, Хуан Пабло Альварес-Гайтан, Хосе И. Бильбао и Ричард Коркиш. Обзор процессов переработки фотоэлектрических модулей. Солнечные панели и фотоэлектрические материалы. IntechOpen, 2018. https://doi.org/10.5772/intechopen.74390 .

Абстрактный

Установки фотоэлектрических (PV) солнечных модулей растут чрезвычайно быстро. В результате этого роста объем модулей, которые достигают конца своего срока службы, будет расти такими же темпами в ближайшем будущем. Ожидается, что к 2050 году эта цифра увеличится до 5,5–6 миллионов тонн. Следовательно, во всем мире разрабатываются методы переработки солнечных модулей, чтобы уменьшить воздействие отходов PV на окружающую среду и извлечь часть стоимости из старых модулей. Текущие методы переработки позволяют извлечь только часть материалов, поэтому в этой области есть много возможностей для прогресса. В настоящее время Европа является единственной юрисдикцией, которая имеет сильную и четкую нормативную базу для поддержки процесса переработки PV. В этом обзоре представлено резюме возможных процессов переработки PV для солнечных модулей, включая технологии c-Si и тонкопленочные технологии, а также обзор мирового законодательства. Пока что процессы переработки модулей c-Si нерентабельны, но, вероятно, будут обязательными в большем количестве юрисдикций. Существует потенциал для разработки новых путей развития отрасли управления отходами PV и создания рабочих мест и перспектив как для инвесторов государственного, так и частного секторов.

Основные моменты

• Преобладающая солнечная технология (около 90% рынка) — кристаллический кремний (c-Si).
• Согласно Международной дорожной карте технологий фотоэлектричества (ITRPV), предполагаемая установленная мощность в 2050 году составит 4500 ГВт.
• Отходы фотоэлектрических систем в настоящее время оказываются на дорогостоящих свалках
• Свинец и олово, присутствующие в фотоэлектрических элементах, могут нанести вред окружающей среде
• Ценные металлы, такие как серебро, медь, галлий, кадмий, алюминий и кремний, должны быть восстановлены.
• Современные методы переработки в основном основаны на процессах даунсайклинга.
• Процесс переработки моно- или поликристаллического кремния более развит, чем другие фотоэлектрические технологии.
• Из-за отсутствия нормативных актов в мире перерабатывается только 10% фотоэлектрических модулей.
• За исключением Европейского Союза, ни в одной стране нет прочной нормативно-правовой базы.
• Во многих странах отходы фотоэлектрических установок по-прежнему считаются незначительными по сравнению с другими отходами электрического и электронного оборудования, а процессы переработки неэкономичны.
• Переработка может обеспечить устойчивость долгосрочной цепочки поставок
• До 90% восстановления материалов недостаточно по сравнению со стоимостью производства тонкопленочных солнечных модулей.
• FirstSolar, Pilkington, Sharp Solar и Siemens Solar инвестируют в исследования солнечных модулей в EoL

Основные направления процесса переработки солнечной энергии

1. Предотвращение повреждения фотоэлементов и материалов
2. Экономическая целесообразность
3. Высокая скорость восстановления материалов, которые имеют
   • высокая денежная стоимость
   • пугают или опасны
   • может быть повторно использован в цепочке поставок
4. Создать конструкцию модуля, пригодную для вторичной переработки

Законодательная база Директивы 2012/19/ЕС об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE)

• Цели и задачи
  • сохранять, защищать и улучшать качество окружающей среды
  • для защиты здоровья человека и
  • использовать природные ресурсы бережно и рационально
• В каждом государстве-члене ЕС действуют правила, регулирующие сбор, транспортировку и переработку фотоэлектрических модулей, срок службы которых истек по состоянию на февраль 2014 года.

Недавнее развитие рамок в других странах

Япония

• Основной причиной быстрого расширения установки солнечных модулей в Японии, которое может привести к серьезной проблеме с отходами, является «зеленый тариф», введенный японским правительством в 2012 году.
• Для правильной утилизации вышедших из эксплуатации фотоэлектрических модулей Японская ассоциация фотоэлектрической энергетики (JPEA) в 2017 году разработала добровольные рекомендации.

США

• Некоторые штаты выходят за рамки Закона о сохранении и восстановлении ресурсов, который регулирует управление отходами.
• Согласно законопроекту Сената 489, который классифицирует вышедшие из эксплуатации фотоэлектрические модули как универсальные отходы, в Калифорнии установлен дополнительный порог для классификации опасных материалов (что облегчает транспортировку).

Австралия

• Правительство Австралии осознает важность регулирования отходов фотоэлектрических установок.
• Штат Виктория возглавит креативные меры по минимизации экологических последствий солнечных систем. Эти усилия являются частью добровольной отраслевой структуры управления продукцией для решения проблем, связанных с фотоэлектрическими системами и отходами.
• Фотоэлектрические модули включены в Закон о национальном управлении продукцией, что означает наличие плана по утилизации отходов.

Солнечные фотоэлектрические технологии

Технологии фотоэлектрической переработки

• Наиболее распространенные методы переработки c-Si PV
  1. Механический процесс
  2. Термический процесс
  3. Химический процесс

Цикл фотоэлектрических систем

• первыми внедрили коммерческий процесс переработки c-Si Pv и логистику отходов Pv по всему ЕС
• достигнут рекордный уровень переработки 98%

FirstSolar

• Разработан процесс переработки модулей CdTe
• Восстанавливает 90% стекла и 95% полупроводниковых материалов.

ANTEC Solar GmbH

• Разработан пилотный проект по переработке модулей CdTe.

SolarWorld

• эта компания имеет хорошо отлаженный процесс переработки c-Si
• начал переработку в 2003 году с пилотного проекта с использованием термического процесса
• процесс начинается с пиролиза модуля
• 84% веса модуля может быть восстановлено
• можно восстановить до 98% неповрежденных клеток

Организация по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO)

• Пилотный проект финансировался правительством Японии
• процесс для Si или CIS основан на пиролизе полимеров в печи

NPC Инкорпорейтед

• производит оборудование для переработки солнечной энергии
• процесс, называемый «метод горячего ножа»
• может отделить ячейку от стекла всего за 40 секунд

Лузер Химия

• эта компания разработала и запатентовала оригинальные процессы
• Для переработки солнечных элементов используется механическая и химическая обработка.

Восстановить PV

• объединились с крупнейшими производителями солнечных модулей в Австралии
• разработали процесс восстановления эффективных солнечных элементов из поврежденных модулей

Технологии фотоэлектрической переработки изучаются во всем мире

Обзор возможных путей и технологий переработки солнечных фотоэлектрических модулей

Тао, Цзин и Суйран Юй. «Обзор возможных путей и технологий переработки солнечных фотоэлектрических модулей». Материалы солнечной энергетики и солнечные элементы 141 (31 октября 2015 г.). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.05.005 .

Абстрактный

Учитывая быстрый рост производства и установки фотоэлектрических систем, переработка фотоэлектрических модулей становится все более и более важной. В этой статье рассматриваются три типа путей переработки с точки зрения замкнутого жизненного цикла: переработка производственных отходов, переработка утилизированных модулей и переработка. Для каждого пути представлены проверенные технологии и описаны их преимущества и недостатки. Результаты показывают, что технологии переработки отходов производства фотоэлектрических систем и отслуживших свой срок модулей широко изучаются, а некоторые из них доступны на рынке, хотя все еще остаются проблемы с эффективностью процесса, снижением сложности процесса, энергопотреблением и использованием химикатов. Были проведены некоторые исследования по восстановлению и повторному использованию фотоэлектрических модулей. Конструкция, обеспечивающая простоту разборки, может улучшить возможность повторного использования ценных компонентов. Также установлено, что, хотя исследования показали, что переработка отходов производства фотоэлектрических модулей и переработка модулей с истекшим сроком эксплуатации оказывают существенное положительное влияние на снижение нагрузки на окружающую среду, экономическая целесообразность переработки фотоэлектрических модулей по-прежнему неблагоприятна, и необходимы меры политики, поощряющие ответственность производителей не только в секторе производства фотоэлектрических модулей, но и во всей энергетической отрасли, а эффективная сеть сбора должна иметь важное значение для экономической целесообразности бизнеса по переработке фотоэлектрических модулей.

Основные моменты

• Преимущества и недостатки переработки солнечных батарей
• Неблагоприятная экономическая мотивация
• Три типа путей переработки
  • переработка отходов производства
  • переработка утилизированного модуля
  • утилизация утилизированного модуля
• Необходимость политики по созданию эффективной сети сбора

Обзор переработки отслуживших свой срок материалов солнечных фотоэлектрических панелей

Абстрактный

Солнечные панели с истекшим сроком службы (EOL) могут стать источником опасных отходов, хотя в глобальном масштабе от роста производства солнечной энергии есть огромные выгоды. Глобальная установленная мощность фотоэлектрических систем достигла около 400 ГВт к концу 2017 года и, как ожидается, вырастет до 4500 ГВт к 2050 году. Учитывая средний срок службы панелей в 25 лет, ожидается, что мировые отходы солнечных фотоэлектрических систем достигнут 4–14% от общей генерирующей мощности к 2030 году и вырастут до более чем 80% (около 78 миллионов тонн) к 2050 году. Таким образом, утилизация фотоэлектрических панелей станет актуальной экологической проблемой в ближайшие десятилетия. В конечном итоге появятся большие возможности для тщательного изучения утилизации и переработки фотоэлектрических панелей EOL. ЕС стал пионером в области правил утилизации электронных отходов фотоэлектрических систем, включая конкретные цели по сбору, восстановлению и переработке фотоэлектрических систем. Директива ЕС об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE) обязывает всех производителей, поставляющих фотоэлектрические панели на рынок ЕС, финансировать расходы на сбор и переработку отслуживших свой срок фотоэлектрических панелей в Европе. Уроки можно извлечь из участия ЕС в формировании своей нормативной базы для оказания помощи другим странам в разработке местных подходов. В этом обзоре основное внимание уделялось текущему состоянию переработки отходов солнечных панелей, технологии переработки, защите окружающей среды, управлению отходами, политике переработки и экономическим аспектам переработки. В нем также были даны рекомендации по будущим улучшениям в технологиях и разработке политики. В настоящее время управление переработкой фотоэлектрических материалов во многих странах предусматривает расширение обязанностей производителей фотоэлектрических материалов с целью включения их возможной утилизации или повторного использования. Однако дальнейшее улучшение экономической жизнеспособности, практичности, высокой скорости восстановления и экологических показателей фотоэлектрической промышленности в отношении переработки ее продукции является необходимым.

Глобальный статус переработки отходов солнечных панелей: обзор

Абстрактный

С огромным ростом в разработке и использовании ресурсов солнечной энергии распространение отходов солнечных панелей стало проблематичным. В то время как текущие исследования солнечных панелей были сосредоточены на том, как повысить эффективность производственных мощностей, демонтаж и переработка панелей с истекшим сроком службы (EOL) редко рассматриваются, как это можно увидеть, например, по отсутствию специализированных заводов по переработке солнечных панелей. Переработка солнечных панелей с истекшим сроком службы может эффективно экономить природные ресурсы и снижать себестоимость производства. Для решения проблем охраны окружающей среды и переработки ресурсов, возникающих в связи с огромным количеством отходов солнечных панелей, в отношении охраны окружающей среды и переработки ресурсов, в этой статье систематически рассматривается и обсуждается состояние технологий управления и переработки отходов солнечных панелей. Этот обзор может предоставить количественную основу для поддержки переработки фотоэлектрических панелей и предлагает будущие направления для лиц, принимающих решения. В настоящее время, с технической точки зрения, исследования по восстановлению солнечных панелей сталкиваются со многими проблемами, и нам необходимо продолжить разработку экономически осуществимой и нетоксичной технологии. Исследования в области управления солнечными фотоэлектрическими панелями по окончании срока службы только начинаются во многих странах, и существует необходимость в дальнейшем совершенствовании и расширении ответственности производителей.

Высокопроизводительная переработка и извлечение меди, индия и галлия из отходов тонкопленочных солнечных панелей на основе селенида меди, индия и галлия

Абстрактный

В этом исследовании предлагается процесс разделения тонкопленочных солнечных панелей на основе Cu, In, Ga и Se (CIGS). Первоначально процесс разделения путем послойного отслаивания панелей достигался путем использования различных термических деформаций материалов внутри солнечных панелей CIGS. Затем процесс восстановления выполнялся путем отжига слоев CIGS для удаления Se, а затем проводилось выщелачивание азотной кислотой с последующей индивидуальной экстракцией ценных металлов. Значения pH, концентрации экстрагента, отмывочных агентов, соотношения органики и воды и время реакции были подробно исследованы для оптимизации условий разделения Cu, In и Ga. Сначала In экстрагировался с использованием ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты в органическую фазу, в то время как Cu и Ga оставались в водной фазе, путем регулирования условий экстракции. После экстракции In Ga экстрагировался с использованием того же экстрагента в различных условиях, и в остаточном водном растворе оставалась почти чистая Cu. Гидроксид аммония был добавлен к трем растворам для образования осадков гидроксидов металлов. При оптимальных условиях можно было достичь степени извлечения >90% для In, Ga и Cu. Кроме того, все образовавшиеся гидроксиды были переработаны и преобразованы в оксиды металлов с чистотой >99% путем прокаливания. Эти результаты могут обеспечить путь для эффективной переработки и извлечения Cu, In и Ga из отходов тонкопленочных солнечных панелей CIGS.

Highlights

i. A facile and practical method to separate and recover valuable metals respectively from the real commercial thin-film solar panel was demonstrated

ii. A novel and low-cost physical separation process was induced to peer off the solar panel layer by layer via the extremely low-temperature liquid nitrogen treatment.

iii. An extraction and stripping process was designed to separate Cu, In, and Ga from a complicated multi-element system individually.

iv. Highly pure valuable metal oxides were recovered as the final products, establishing a possible circular economy model for waste solar panel recycling and recovery.

Energy decarbonisation in the European Union: Assessment of photovoltaic waste recycling potential

Abstract

The Renewable Energy Directive delineates policies for energy production from renewable sources by at least 32% in European Union (EU) by 2030. All member states have established National Energy and Climate Plans (NECPs) for 2021–2030 to decipher how they will cover their energy needs from renewable sources. This work considers the targets set by each of the EU-27 countries to implement, in particular, solar photovoltaic (PV) modules to cover their energy needs. Then, the future PV waste amounts are assessed considering the widely used Early Loss and Regular Loss scenarios, as well as the noteworthy scenario proposed by the EU WEEE Directive. The study addresses the questions "when will large amounts of panel waste be generated in the EU countries and what will their composition be?" Also, a timescale for starting an economically viable recycling industry for PV panel waste in the EU is estimated based on the annual PV waste generated in each country. By 2050, 14.3–18.5 Mt PV waste will be generated in EU-27 while the profit of PV recovered materials will be 21.98–27.36 billion USD. The findings contribute to the efficient management of the forthcoming e-waste category, according to circular economy principles, ensuring the pathway to sustainability.

Highlights

i. "when will large amounts of panel waste be generated in the EU countries and what will their composition be?" by EU WEEE

ii. a timescale for starting an economically viable recycling industry for PV panel waste

End of Life Management: Solar Photovoltaic Panels

Abstract

Technical potential of materials recovered from end-of-life solar PV panels could exceed $15 billion by 2050. The global solar photovoltaic (PV) boom currently underway will represent a significant untapped business opportunity as decommissioned solar panels enter the waste stream in the years ahead, according to a report released today by the International Renewable Energy Agency (IRENA) and the International Energy Agency's Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS). The report, End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels, is the first-ever projection of PV panel waste volumes to 2050 and highlights that recycling or repurposing solar PV panels at the end of their roughly 30-year lifetime can unlock a large stock of raw materials and other valuable components. It estimates that PV panel waste, comprised mostly of glass, could total 78 million tonnes globally by 2050. If fully injected back into the economy, the value of the recovered material could exceed USD 15 billion by 2050. This potential material influx could produce 2 billion new panels or be sold into global commodity markets, thus increasing the security of future PV supply or other raw material-dependent products. The report suggests that addressing growing solar PV waste, and spurring the establishment of an industry to handle it, would require: the adoption of effective, PV-specific waste regulation; the expansion of existing waste management infrastructure to include end-of-life treatment of PV panels, and; the promotion of ongoing innovation in panel waste management. In most countries, PV panels fall under the classification of 'general waste' but the European Union (EU) was the first to adopt PV-specific waste regulations, which include PV-specific collection, recovery, and recycling targets. EU's directive requires all panel producers that supply PV panels to the EU market (wherever they may be based) to finance the costs of collecting and recycling end-of-life PV panels put on the market in Europe. End-of-Life Management: Solar Photovoltaic Panels, is the second of several solar-focused publications IRENA is releasing this summer. Last week, IRENA released The Power to Change, which predicts average costs for electricity generated by solar and wind technologies could decrease by between 26 and 59 per cent by 2025. Later this week, IRENA will release Letting in the Light: How Solar Photovoltaics Will Revolutionize the Electricity System - which provides a comprehensive overview of solar PV across the globe and its prospects for the future.

Life Cycle Analysis of Solar Module Recycling Process

Abstract

Since June 2003 Deutsche Solar AG is operating a recycling plant for modules with crystalline cells. The aim of the process is to recover the silicon wafers so that they can be reprocessed and integrated in modules again. The aims of the Life Cycle Analysis of the mentioned process are (i) the verification if the process is beneficial regarding environmental aspects, (ii) the comparison to other end-of-life scenarios, (iii) the ability to include the end-of-life phase of modules in future LCA of photovoltaic modules. The results show that the recycling process makes good ecological sense, because the environmental burden during the production phase of reusable components is higher than the burden due to the recycling process. Moreover the Energy Pay Back Time of modules with recycled cells was determined.

Comparative Life Cycle Assessment of End-of-Life Silicon Solar Photovoltaic Modules

Abstract

The cumulative global photovoltaic (PV) waste reached 250,000 metric tonnes by the end of 2016 and is expected to increase considerably in the future. Hence, adequate end-of-life (EoL) management for PV modules must be developed. Today, most of the EoL modules go to landfill, mainly because recycling processes for PV modules are not yet economically feasible and regulation in most countries is not yet well established. Nevertheless, several methods for recycling PV modules are under development. Life cycle assessment (LCA) is a methodology that quantifies the environmental impacts of a process or a product. An attributional LCA was undertaken to compare landfill, incineration, reuse and recycling (mechanical, thermal and chemical routes) of EoL crystalline silicon (c-Si) solar modules, based on a combination of real process data and assumptions. The results show that recovery of materials from solar modules results in lower environmental impacts compared to other EoL scenarios, considering our assumptions. The impacts could be even lower with the adoption of more complex processes that can reclaim more materials. Although recycling processes can achieve good recycling rates and recover almost all materials from solar modules, attention must be paid to the use of toxic substances during the chemical routes of recycling and to the distance to recycling centres due to the impacts of transportation.

Recycling of solar photovoltaic panels: Techno-economic assessment in waste management perspective

Abstract

This work assessed the economic sustainability of photovoltaic panels (PV) recycling. The PV throughout and silver (Ag) concentration in PVs are the main factor affecting recycling. For high Ag concentrations (0.2%), the recycling is sustainable without PV recycling fee if the PV throughput is higher than 18,000 t/yr. Lower processing volumes enable sustainability only with recycling fees from 0% up to 46% of the total annualized costs in the throughput range 18,000–9000 t/yr. For low Ag concentrations (0.05%) recycling fees are instead always needed to achieve profitability, unless the throughput is higher than 43,000 t/yr. Given the high Ag revenues, efforts should be done towards its recovery. If however a mixed silver-silicon fraction was sold for more than 50–70% of its actual value depending on the Ag concentration, a simplified process without hydrometallurgical separation could generate higher profitability on the short and long term. Given the decreasing Ag content in PVs, the profitability in recycling also depends on when the investments are realized. In the medium Ag concentration scenario and for Ag prices of 600 $/kg, PV fees are always required for the net present value (NPV) to be higher than CAPEX. The later the investment, the higher the PV throughputs and PV fees required to generate the same NPV. Investing in 2025 under the hypothesis of a regular loss scenario and an Ag price of 750 $/kg is the only condition that produces NPVs higher than CAPEX without PV fees if the throughput is at least 30,000 t/yr.

Review of Solar Silicon Recycling

Abstract

Photovoltaic (PV) modules are becoming an ever increasingly larger part of our energy portfolio. As more and more PV modules are installed and come online, management of end-of-life (EOL) modules becomes an important issue. Currently, management of overburdened EOL PV modules is not an issue but is anticipated to be by 2030. Recovery and recycling of valuable metals in PV modules presents several environmental and economical advantages. In this brief review, we will describe processes for refurbishing and recycling of PV silicon. These processes involve some combination of mechanical, thermal, and chemical processing, all of which have their own respective challenges. Also projections of PV module material streams are also highlighted.

References

Page data

License	CC-BY-SA-4.0
Language	English (en)
Translations	Vietnamese, Chinese, Turkish, Greek
Related	4 подстраницы , 4 страницы ссылка здесь
Влияние	227 просмотров страниц ( еще )
Созданный	13 июля 2022 г. Рия Рой
Последнее изменение	10 сентября 2024 г. от StandardWikitext bot
Цитировать как	«Обзор литературы: переработка солнечной фотоэлектрической энергии» . Appropedia. 2022–2024 . Получено 13 декабря 2024 г. .
API-запросы	базовый , семантический , html , файлы , больше