الألواح الشمسية هي ألم لإعادة التدوير. تحاول هذه الشركات إصلاح ذلك.

مفهوم إعادة تدوير الألواح الشمسية

السيدة تك | الحبار بكسل



تم تركيب الملايين من الألواح الشمسية في العقدين الماضيين - وبما أنها تدوم عادة ما بين 25 و 30 عامًا ، فسيكون الكثير منها قريبًا جاهزًا للتقاعد وربما يتجه إلى مكب النفايات. لكن الجهود الجديدة لإعادة تدوير هذه الألواح يمكن أن تقلل من كمية النفايات والمواد الجديدة التي يجب تعدينها.

التقدم التكنولوجي يلغي أي نوع من الوظائف؟

يتم إعادة تدوير حوالي 10٪ فقط من الألواح في الولايات المتحدة — وهي غير مفروضة بموجب اللوائح الفيدرالية ، كما أن إعادة تدوير الأجهزة حاليًا أغلى بكثير من مجرد التخلص منها. لكن المواد الموجودة في الألواح الشمسية التي تأتي بلا اتصال بالإنترنت كل عام قد تصل قيمتها إلى 2 مليار دولار بحلول عام 2050. تحاول الجهود الجديدة ، بما في ذلك نهج واحد من شركة فرنسية ناشئة تسمى ROSI ، استعادة هذه المواد القيمة ، وخاصة الفضة والسيليكون ، لجعل إعادة التدوير لوحات أكثر جدوى من الناحية المالية.





التهديد الكامن لنمو الطاقة الشمسية

يؤدي الهبوط الحاد في أسعار الطاقة الشمسية في الأيام المشمسة إلى تقويض الحالة الاقتصادية لبناء المزيد من مزارع الطاقة الشمسية - ويعرض أهداف المناخ للخطر.

يعد توسيع إنتاج الطاقة الشمسية أمرًا أساسيًا لتقليل الانبعاثات في جميع أنحاء العالم. على الصعيد العالمي ، تم إنتاج الألواح الشمسية 720 تيراواط / ساعة من الطاقة في عام 2019 ، وهو ما يمثل حوالي 3٪ من توليد الكهرباء في العالم. واستغرق الأمر 46 مليون طن متري من الألواح الشمسية للقيام بذلك.

يمكن أن يتراكم حوالي 8 ملايين طن متري من الألواح الشمسية التي تم إيقاف تشغيلها على مستوى العالم بحلول عام 2030. وبحلول عام 2050 ، يمكن أن يصل هذا الرقم 80 مليون . يمكن أن توفر إعادة تدوير هذه الألواح مصدرًا جديدًا للمواد التي قد تحتاج إلى تعدينها (من المحتمل أن تكون غير آمنة أو استغلالي ظروف العمل ) ، مما يجعل الطاقة الشمسية قطعة أكثر استدامة من أحجية الطاقة النظيفة.



ماذا يوجد في اللوح الشمسي؟

يتم وضع الألواح الشمسية مثل شطيرة مع وجود خلايا في الوسط. حوالي 90 ٪ من الألواح الشمسية التجارية تستخدم السيليكون كأشباه الموصلات ، والتي تحول الضوء إلى كهرباء. تتقاطع شرائح رقيقة من المعدن ، وعادة ما تكون فضية ، على سطح بلورات السيليكون في كل خلية وتحرك الكهرباء في الأسلاك النحاسية باللوحة.

يتم تغليف الخلايا الشمسية بحاجز وقائي ، وعادة ما يكون من البلاستيك الشفاف يسمى EVA. توجد طبقة أخرى من الزجاج في الأعلى ، ويغطي الظهر نوع مختلف من البلاستيك ، مثل PET. كل شيء محاط بإطار من الألومنيوم.

يحمي هذا البناء متعدد الطبقات الخلايا من العناصر بينما يسمح لأشعة الشمس بالمرور ، ولكن قد يكون من الصعب تفكيكها عندما تصل الألواح إلى نهاية عمرها الافتراضي.

حياة ثانية

تحاول بعض الشركات تجديد وإعادة استخدام اللوحات التي فقدت كفاءتها ، أو على الأقل إنقاذ بعض مكوناتها. إعادة الاستخدام هي أبسط وأرخص طريقة لإعادة تدوير اللوحات — فهي تتطلب أقل معالجة وتتطلب أعلى سعر.



قد تكلف اللوحة حوالي 55 دولارًا ، بينما قد يتم إعادة بيع اللوحة المستخدمة بحوالي 22 دولارًا. أو قد يتم بيع مكونات اللوحة المستخدمة بمبلغ إجمالي يصل إلى 18 دولارًا ، وفقًا لـ منغ تاو ، أستاذ الهندسة في جامعة ولاية أريزونا ومؤسس شركة ناشئة لإعادة تدوير الألواح الشمسية تسمى شركات TG.

على الرغم من أن بعض الموزعين يعرضون اللوحات المستعملة للبيع للعملاء المقيمين ، إلا أنهم لا يقدمون الكثير من التوفير في الأسعار. تشكل الألواح ، على الأكثر ، حوالي نصف تكلفة مجموعة الطاقة الشمسية السكنية ، بينما تمثل المعدات والتصاريح الأخرى الباقي. نظرًا لأن اللوحات المستخدمة لا تولد قدرًا كبيرًا من الكهرباء ، فقد لا يكون المال الذي يتم توفيره عن طريق شرائها يستحق ذلك.

الألواح المستخدمة التي لا يمكن إعادة بيعها مخصصة إما لطمر النفايات أو لنوع من إعادة التدوير. في حالة عدم وجود ولايات اتحادية ، واشنطن مرت مؤخرًا متطلبات إعادة التدوير للمصنعين ، وتفكر الدول الأخرى الآن في فعل الشيء نفسه. وفي الوقت نفسه ، يطلب الاتحاد الأوروبي من المصنعين جمع وإعادة تدوير الألواح الشمسية المستخدمة وتمويل الأبحاث حول حلول نهاية العمر للتكنولوجيا التي ينتجونها.

يمكن أن يتراكم حوالي 8 ملايين طن متري من الألواح الشمسية التي تم إيقاف تشغيلها بحلول عام 2030.

يمكن لبعض مرافق النفايات إعادة تدوير الألواح الشمسية باستخدام الطرق الميكانيكية. ينفجر معظمهم من إطار الألمنيوم ويطحن كل الزجاج والسيليكون والمعادن الأخرى في خليط يسمى الزجاج الزجاجي ، والذي يمكن بيعه لمواد البناء أو التطبيقات الصناعية الأخرى.

لكن آسارة الزجاج لا تساوي كثيرًا - حوالي 3 دولارات للوحة من الخليط. ويقول تاو إنه ليس من الواضح ما إذا كان سيكون هناك مشترين لكل كسارة الزجاج التي ستنتج عن إعادة تدوير المزيد من الألواح الشمسية. قد تساعد القدرة على استخراج مواد نقية وقيمة في جعل إعادة التدوير أكثر ربحية.

في عام 2018 ، افتتحت شركة إدارة النفايات Veolia ، ومقرها بالقرب من باريس ، ما تقول إنه أول خط إعادة تدوير تم تطويره خصيصًا لإعادة تدوير الألواح الشمسية. يقع المصنع في روسيت بفرنسا ، ويستخدم أيضًا عملية إعادة تدوير ميكانيكية ، على الرغم من أنه مصمم للألواح الشمسية ، يتم إعادة تدوير المزيد من المكونات بشكل منفصل مقارنة بالمنشآت التي تستخدم معدات إعادة تدوير النفايات الإلكترونية العامة. لكن بعض الشركات تراهن على أن الأساليب الأخرى ، مثل العمليات الحرارية والكيميائية ، ستكون أكثر كفاءة.

تعدين الألواح القديمة

أعلنت ROSI Solar ، وهي شركة فرنسية ناشئة تأسست عام 2017 ، عن خطط لبناء مصنع جديد لإعادة التدوير في غرونوبل بفرنسا. يقول يون لو ، الرئيس التنفيذي لشركة ROSI ، إن الشركة طورت عملية لاستخراج الفضة والسيليكون والمواد الأخرى عالية القيمة من الألواح المستخدمة. من المفترض أن يتم افتتاح المصنع قبل نهاية عام 2022 بموجب عقد من اتحاد التجارة الفرنسي سورين.

فرنسا الجوية 447 جثة

تعمل Soren أيضًا مع شركة لوجستية فرنسية تسمى Envie 2E Aquitaine ، والتي ستحاول إيجاد استخدامات أخرى للألواح الشمسية التي تم إيقاف تشغيلها. إذا لم تكن الألواح جاهزة للعمل ، فستقوم الشركة بإزالة إطار الألمنيوم والزجاج قبل تمريرها إلى ROSI لإعادة التدوير ، كما يقول لو.

تركز ROSI على استعادة الفضة والسيليكون عالي النقاء ، حيث تشكل هاتان المادتان أكثر من 60٪ من تكلفة اللوحة. تستخدم الشركة عملية كيميائية مسجلة الملكية على الطبقات المتبقية ، مع التركيز على إزالة الخيوط الفضية الدقيقة التي تنقل الكهرباء من خلال لوحة شمسية عاملة.

رفض لو الخوض في التفاصيل لكنه قال إن الشركة يمكنها استرداد كل الفضة تقريبًا في صورة صلبة ، لذلك من السهل فصلها عن المعادن الأخرى ، مثل الرصاص والقصدير. يقول لو أن الشركة تستعيد السيليكون أيضًا في شكل نقي بما يكفي للمعالجة وإعادة الاستخدام في الألواح الجديدة أو بطاريات السيارات الكهربائية.

لكي تكون مربحة ، ستحتاج ROSI إلى إعادة تدوير ما لا يقل عن 2000 إلى 3000 طن من الألواح سنويًا ، كما يقول لو. يتوقع سورين جمع حوالي 7000 طن من الألواح في عام 2021 ، ومن المحتمل أن يزيد هذا الرقم عن الضعف بحلول عام 2025.

ومع ذلك ، يمكن أن تكون أسعار المواد المعاد تدويرها متقلبة إلى حد ما. عندما نشر تاو ورقة مراجعة في إعادة تدوير الألواح الشمسية في يونيو 2020 ، حسب أن قيمة المواد الخام التي يمكن استخلاصها من الألواح المستخدمة ستكون حوالي 10 دولارات. بحلول يونيو 2021 ، كما يقول ، تضاعف هذا الرقم تقريبًا ، إلى 19 دولارًا ، بسبب قفزة في سعر السيليكون المستخدم في استخدام الطاقة الشمسية. جعلته هذه الزيادة يعيد التفكير في عملية إعادة التدوير التي يطورها لشركته الناشئة.

هذا التقلب في الأسعار يعني أن اقتصاديات إعادة التدوير تظل غير مؤكدة. ولأن الفضة باهظة الثمن ومحدودة ، يعمل بعض الباحثين على تقليل أو حتى استبدال الفضة في الألواح الشمسية الجديدة. يقول تاو إنه في حين أن هذا قد يؤدي إلى انخفاض سعرها أكثر ، إلا أنه سيقلل أيضًا من الحالة الاقتصادية لإعادة التدوير.

ما يتبقى هو التأثير البيئي لجهود إعادة التدوير نفسها. يمكن أن يساعد تحديد التأثيرات التي ستحدثها على التلوث والانبعاثات في اتخاذ قرار بشأن أفضل نهج لمشكلة النفايات الشمسية ، كما يقول جارفين هيث ، أحد كبار محللي استدامة الطاقة في المختبر الوطني للطاقة المتجددة. Heath هو خبير في تحليل دورة الحياة ، والذي يقيس الآثار البيئية للتكنولوجيا من إنتاجها إلى نهاية عمرها الافتراضي.

الطريقة التي تؤثر بها التكنولوجيا على البيئة أثناء استخدامها لا تخبر دائمًا القصة الكاملة. يقول هيث إن تصنيع أي تقنية ونقلها والتخلص منها يولد انبعاثات ، ومن المهم أخذ كل ذلك في الاعتبار. تساعد الطريقة الدقيقة لتصنيع اللوحة وإعادة تدويرها في تحديد مدى فائدتها حقًا في تقليل الانبعاثات.

عن قرب صورة الشمس

يضيف هيث ، إنها عملية حسابية يجب أن نأخذها في الاعتبار لمعظم التقنيات التي نستخدمها كل يوم. إجمالي كمية النفايات الإلكترونية العالمية يمكن أن تصل 120 مليون طن متري سنويا بحلول عام 2050 ، وفقا لتقرير الأمم المتحدة.

يقول هيث إن جميع التقنيات انتهت في حياتها ، وعليك إدارة هذه التقنيات في تلك المرحلة.

ذكرت هذه القصة سابقًا أن ROSI يستعيد السيليكون من الدرجة الكهروضوئية. تم تصحيحه للإشارة إلى أنه ستكون هناك حاجة إلى معالجة إضافية لتنقية السيليكون المستعاد إلى درجة PV.

يخفي

التقنيات الفعلية

فئة

غير مصنف

تكنولوجيا

التكنولوجيا الحيوية

سياسة التكنولوجيا

تغير المناخ

البشر والتكنولوجيا

وادي السيليكون

الحوسبة

مجلة Mit News

الذكاء الاصطناعي

الفراغ

المدن الذكية

بلوكشين

قصة مميزة

الملف الشخصي للخريجين

اتصال الخريجين

ميزة أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

1865

وجهة نظري

77 Mass Ave

قابل المؤلف

ملامح في الكرم

شوهد في الحرم الجامعي

خطابات الخريجين

أخبار

انتخابات 2020

فهرس With

تحت القبه

خرطوم الحريق

قصص لانهائية

مشروع تكنولوجيا الوباء

من الرئيس

غلاف القصه

معرض الصور

موصى به