معلومات

بدأت الألواح الشمسية في التحول إلى مشكلة قمامة سامة

بدأت الألواح الشمسية في التحول إلى مشكلة قمامة سامة

تعد الألواح الشمسية مصدرًا متزايد الأهمية للطاقة المتجددة والتي ستلعب دورًا أساسيًا في مكافحة تغير المناخ. إنها أيضًا أجزاء معقدة من التكنولوجيا التي تتحول إلى قطع ضخمة ضخمة من النفايات الإلكترونية في نهاية حياتهم ، وفي الوقت الحالي ، ليس لدى معظم العالم خطة للتعامل مع ذلك.

لكننا سنحتاج إلى تطوير واحد قريبًا ، لأن النفايات الإلكترونية الشمسية الزائدة قادمة. بحلول عام 2050 ، تتوقع الوكالة الدولية للطاقة المتجددة وصول ما يصل إلى 78 مليون طن متري من الألواح الشمسية إلى نهاية عمرها الإنتاجي ، وأن العالم سينتج حوالي 6 ملايين طن متري من النفايات الإلكترونية الشمسية الجديدة سنويًا. في حين أن الرقم الأخير يمثل جزءًا صغيرًا من إجمالي النفايات الإلكترونية التي تنتجها البشرية كل عام ، فإن طرق إعادة التدوير الإلكترونية القياسية ليست كافية للألواح الشمسية. يتطلب استعادة أكثر المواد قيمة ، بما في ذلك الفضة والسيليكون ، حلول إعادة تدوير مخصصة. وإذا لم نطور هذه الحلول جنبًا إلى جنب مع السياسات التي تدعم اعتمادها على نطاق واسع ، فنحن نعرف بالفعل ما سيحدث.

قال الباحث في مجال الطاقة الشمسية بجامعة ولاية أريزونا منغ تاو ، الذي كتب مؤخرًا مقالة مراجعة حول إعادة تدوير الألواح الشمسية السيليكونية ، والتي تتكون من 95 وحدة: "إذا لم نفرض إعادة التدوير ، فسيتم نقل الكثير من الوحدات إلى مكبات النفايات" في المائة من سوق الطاقة الشمسية.

تتكون الألواح الشمسية من الخلايا الكهروضوئية (PV) التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء. عندما تذهب هذه الألواح إلى مدافن النفايات ، يتم إهدار الموارد القيمة. ولأن الألواح الشمسية تحتوي على مواد سامة مثل الرصاص التي يمكن أن تتسرب أثناء تحللها ، فإن مقالب القمامة تخلق أيضًا مخاطر بيئية جديدة.

يدعي معظم مصنعي الطاقة الشمسية أن لوحاتهم ستستمر حوالي 25 عامًا ، ولم يبدأ العالم في نشر الطاقة الشمسية على نطاق واسع حتى أوائل القرن الحادي والعشرين ، ونتيجة لذلك ، تم إيقاف تشغيل عدد اليوم. كمية صغيرة نسبيا من الألواح الشمسية. تجمع PV CYCLE ، وهي منظمة غير ربحية مكرسة لاستعادة وإعادة تدوير الألواح الشمسية ، عدة آلاف من الأطنان من النفايات الإلكترونية الشمسية في جميع أنحاء الاتحاد الأوروبي كل عام ، وفقًا للمدير يان كلينك. يتضمن هذا الرقم الألواح الشمسية التي وصلت إلى نهاية عمرها الإنتاجي ، ولكن أيضًا تلك التي تم سحبها من الخدمة مبكرًا لأنها تعرضت للتلف في عاصفة ، أو كان بها نوع من عيوب الشركة المصنعة ، أو تم استبدالها بنموذج أحدث ، و فعالة.

عندما تصل الألواح الشمسية إلى نهاية حياتها اليوم ، فإنها تواجه بعض المصائر المحتملة. بموجب تشريعات الاتحاد الأوروبي ، يجب على المنتجين التأكد من إعادة تدوير الألواح الشمسية بشكل صحيح. في اليابان والهند وأستراليا ، متطلبات إعادة التدوير قيد المعالجة. في الولايات المتحدة ، الغرب المتوحش: باستثناء قانون الولاية في واشنطن ، لا يوجد لدى الولايات المتحدة تفويض بإعادة تدوير الطاقة الشمسية. جهود إعادة التدوير الطوعية التي تقودها الصناعة محدودة النطاق. قال سام فاندرهوف ، الرئيس التنفيذي لشركة Recycle PV Solar ، وهي واحدة من الشركات الأمريكية الوحيدة المتخصصة في إعادة تدوير الخلايا الكهروضوئية: "في الوقت الحالي ، نحن على يقين من أن الرقم يبلغ حوالي 10 بالمائة للألواح الشمسية المعاد تدويرها". ويقول إن الباقي يذهب إلى مكبات النفايات أو يتم تصديره إلى الخارج لإعادة استخدامه في البلدان النامية ذات الحماية البيئية الضعيفة.

حتى عند حدوث إعادة التدوير ، هناك مجال كبير للتحسين. الألواح الشمسية هي في الأساس شطيرة إلكترونية. الحشو عبارة عن طبقة رقيقة من خلايا السيليكون البلورية ، والتي يتم عزلها وحمايتها من العناصر الموجودة على كلا الجانبين بواسطة ألواح البوليمر والزجاج. يتم تجميع كل شيء معًا في إطار من الألومنيوم. في الجزء الخلفي من اللوحة ، يحتوي صندوق التوصيل على أسلاك نحاسية تنقل الكهرباء أثناء توليدها.

غالبًا ما يقوم القائمون بإعادة التدوير بإزالة إطار اللوحة وصندوق التوصيل الخاص به لاستعادة الألومنيوم والنحاس ، ثم يقوموا بتمزيق بقية الوحدة ، بما في ذلك الزجاج والبوليمرات وخلايا السيليكون المطلية بقطب كهربائي فضي و هم ملحومون بالقصدير والرصاص. (نظرًا لأن الغالبية العظمى من هذا الخليط من حيث الوزن عبارة عن زجاج ، فإن المنتج الناتج يعتبر زجاجًا غير نقي مكسور.) يقدر تاو وزملاؤه أن معيد التدوير الذي يفكك لوحًا قياسيًا مكونًا من 60 خلية من السيليكون يمكنه الحصول على حوالي 3 دولارات للمواد المستعادة: الألومنيوم والنحاس والزجاج. في غضون ذلك ، يقول فاندرهوف إن تكلفة إعادة تدوير تلك اللوحة في الولايات المتحدة تتراوح من 12 دولارًا إلى 25 دولارًا ، بعد تكاليف النقل ، والتي "غالبًا ما تساوي تكلفة إعادة التدوير". في الوقت نفسه ، في الولايات التي تسمح بذلك ، قال منغ "نعتقد أن النقطة العمياء الكبيرة في الولايات المتحدة لإعادة التدوير هي أن التكلفة تفوق بكثير الإيرادات". "إنها في حدود 10 إلى 1."

إذا كان من الممكن فصل المكونات الأكثر قيمة في الألواح الشمسية ، وهي السيليكون والفضة ، وتنقيتها بكفاءة ، فقد يؤدي ذلك إلى تحسين دخل التكلفة. يحاول عدد قليل من القائمين بإعادة تدوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية القيام بذلك.

تقوم شركة Veolia ، التي تدير مصنع إعادة تدوير السيليكون الكهروضوئي الوحيد في العالم على نطاق تجاري في فرنسا ، بطحن وتمزيق الألواح ثم تستخدم تقنية بصرية لاستعادة السيليكون منخفض النقاء. وفقًا لـ Vanderhoof ، استخدمت Recycle PV Solar في البداية "عملية حرارية وعملية مطحنة كروية" يمكنها استرداد أكثر من 90 بالمائة من المواد الموجودة في اللوحة ، بما في ذلك الفضة والسيليكون منخفض النقاء. لكنه قال إن الشركة تلقت مؤخرًا بعض المعدات الجديدة من شركائها الأوروبيين التي يمكنها "استرداد أكثر من 95 بالمائة" ، مع فصل المواد المستعادة بشكل أفضل بكثير.

يريد بعض الباحثين في الكهروضوئية أن يفعلوا أفضل من ذلك. في مقالة مراجعة حديثة أخرى ، دعا فريق بقيادة علماء من المختبر الوطني للطاقة المتجددة إلى تطوير عمليات إعادة تدوير جديدة حيث يتم استرداد جميع المعادن والمعادن بنقاوة عالية ، بهدف جعل إعادة التدوير أكثر اقتصادا. قابلة للحياة ومفيدة للبيئة قدر الإمكان. كما يوضح المؤلف الرئيسي للدراسة غارفين هيث ، يمكن أن تشمل هذه العمليات استخدام الحرارة أو المعالجات الكيميائية لفصل الزجاج عن خلايا السيليكون ، متبوعًا بتطبيق تقنيات كيميائية أو كهربائية أخرى لفصل وتنقية السيليكون ومختلف المعادن النزرة.

قال هيث لجريست: "ما نطلبه هو ما نسميه نظام إعادة تدوير متكامل عالي القيمة". "القيمة العالية تعني أننا نريد استرداد جميع المواد المكونة التي لها قيمة من هذه الوحدات. يشير مصطلح "متكامل" إلى عملية إعادة التدوير التي يمكن أن تلاحق كل هذه المواد دون الحاجة إلى الانتقال من وحدة إعادة تدوير إلى أخرى ".

بالإضافة إلى تطوير طرق إعادة تدوير أفضل ، يجب أن تفكر صناعة الطاقة الشمسية في كيفية إعادة استخدام الألواح كلما أمكن ذلك ، حيث من المرجح أن تفرض الألواح الشمسية المستخدمة سعرًا أعلى من المعادن والمعادن التي تحتوي عليها (ومنذ ذلك الحين تتطلب إعادة الاستخدام عمومًا طاقة أقل من إعادة التدوير). كما هو الحال مع إعادة التدوير ، يحتل الاتحاد الأوروبي موقع الصدارة في هذا الأمر: من خلال برنامج نموذج الأعمال الدائري لصناعة الطاقة الشمسية ، تمول المفوضية الأوروبية سلسلة من المشاريع الإيضاحية التي توضح كيف يمكن إعادة استخدامها. الألواح الشمسية على الأسطح والمزارع الشمسية ، حتى لتشغيل محطات شحن الدراجات الكهربائية في برلين والمجمعات السكنية في بلجيكا.

تقوم Recycle PV Solar أيضًا بإعادة اعتماد وإعادة بيع الألواح غير التالفة التي تتلقاها ، والتي يقول Vanderhoof إنها تساعد في تعويض تكلفة إعادة التدوير. ومع ذلك ، يشعر هو وتاو بالقلق من أن العديد من شركات إعادة التدوير الأمريكية تبيع ألواحًا شمسية مستعملة ومراقبة الجودة في الخارج إلى البلدان النامية. وقال تاو: "وهذه الدول لا تملك في العادة لوائح بشأن النفايات الإلكترونية". "لذا في النهاية ، أنت تتخلص من مشكلتك في بلد فقير."

لكي تنمو صناعة إعادة تدوير الطاقة الشمسية بشكل مستدام ، فإنها ستحتاج في النهاية إلى سياسات وأنظمة داعمة. يمكن أن يكون نموذج الاتحاد الأوروبي المتمثل في جعل المنتجين يمولون استعادة وإعادة تدوير الألواح الشمسية مفيدًا للولايات المتحدة لمحاكاته. ولكن قبل أن يحدث ذلك ، يجب على المشرعين الأمريكيين أن يدركوا أن المشكلة موجودة وأنها آخذة في الازدياد ، ولهذا السبب يقضي فاندرهوف الكثير من الوقت في تعليمهم.

وقال "علينا أن نواجه حقيقة أن الألواح الشمسية تتعطل بمرور الوقت ، وهناك الكثير منها". "وماذا سنفعل عندما يبدأون بالفشل؟ ليس من الصحيح إلقاء تلك المسؤولية على المستهلك ، وهذا هو ما نحن فيه الآن.


فيديو: ماذا لو غطيت الصحراء الكبرى بالألواح الشمسية (أغسطس 2021).