Kā ar visiem atkritumiem?

Reičela A. Meidla, Mathilde Saada

Ņemot vērā klimata pārmaiņu radīto spiedienu un steidzamību iekļaut alternatīvus enerģijas resursus, piemēram, vēju un sauli, enerģijas pārejas tehnoloģiju it kā priekšrocību fiksēšana aizēno kliedzošo realitāti — stratēģijas trūkums citu dzīves cikla ārējo faktoru, piemēram, atkritumu, identificēšanai un kvantitatīvai noteikšanai. apglabāšanu vai ietekmi uz vidi.

Enerģētikas nozarei, valdībām un sabiedrībai vēl ir pilnībā jāsaprot ienākošo atkritumu daudzums un ilgtermiņa ietekme, kas saistīta ar nolietotiem saules fotoelementiem. Ja ilgtspējīga un apļveida nākotne ir vēlamais ceļš uz priekšu, ir nepieciešama kontrolēta nolietoto paneļu pārvaldība atļautajās pārstrādes, apstrādes un apglabāšanas iekārtās.

Kas ir apdraudēts: saules enerģijas atkritumi

Paredzams, ka kumulatīvās saules enerģijas atkritumu prognozes visā pasaulē līdz 78. gadam sasniegs aptuveni 2050 miljonus tonnu. Tomēr daudzas no šīm prognozēm paredz paneļu pilnu kalpošanas laiku 25–30 gadus un neņem vērā agrīnu nomaiņu, strauju novecošanos un plaši izplatītu priekšlaicīgu ekspluatācijas pārtraukšanu, ko izraisa saules enerģija. nodokļu atlaides, kompensācijas likmes, uzstādīšanas cena, smagi laikapstākļi un Ķīnas loma, kas galu galā varētu palielināt šos skaitļus. Papildus pievilcīgām nodokļu subsīdijām, kas ir izraisījušas milzīgu un nepieredzētu saules enerģijas pieaugumu, paneļu konversijas efektivitāte gadu no gada ir uzlabojusies, pateicoties ražošanas inovācijām Ķīnā, kas dominē un kontrolē saules enerģijas tirgu. ASV saules enerģija ir demonstrēta kā kritisks risinājums cīņā pret klimata pārmaiņām, pievilcīgs ieguldījums uzņēmumiem un investoriem, kas atbilst to vides sociālajiem un pārvaldības mērķiem, kā arī darba vietu radītājs. 

Taču draudošie atkritumu apjomi ir pretrunā aprites ekonomikai un apdraud globālos un valsts ilgtspējības mērķus. 

Saules fotoelementu (PV) paneļa sadalīšana un tā anatomijas izpratne atklāj ļoti integrētu sistēmu, kas padara demontāžu un pārstrādi par dārgu, sarežģītu un energoietilpīgu procesu. Paneļa sastāvā ietilpst alumīnijs, stikls, sarežģītas plastmasas un dažādi metāli, tostarp kadmijs, hroms, svins, selēns un sudrabs, cita starpā, kas neapstrādāti un neapsaimniekoti var piesārņot augsni un izskaloties gruntsūdeņu sistēmās. Smago metālu un citu sastāvdaļu klātbūtnes dēļ, kas pārsniedz normatīvos toksicitātes sliekšņus, nolietotos paneļus var klasificēt kā federāli reglamentētus bīstamos atkritumus saskaņā ar Resursu saglabāšanas un reģenerācijas likumu, bīstamo atkritumu apsaimniekošanas likumu. Šī klasifikācija paredz, ka saules paneļi tiek pakļauti visam ASV Vides aizsardzības aģentūras bīstamo atkritumu noteikumu spektram, un tiem ir virkne stingru normatīvo pienākumu, kas saskaņā ar spēkā esošajiem tiesību aktiem padara paneļu klasificēšanu, uzglabāšanu, apstrādi un transportēšanu pārstrādei vai apglabāšanai dārgu un apgrūtinošu.

Aprites cikla beigu problēma atspoguļo ekonomiski dzīvotspējīgu un ilgtspējīgu aprites beigu iespēju trūkumu, kur dominējošās metodes ir apglabāšana poligonos, sadedzināšana vai ziedošana (brīvprātīga pārstrāde) otrreizējiem tirgiem, kas novirza atkritumu apsaimniekošanas slogu uz jaunattīstības valstīm. ekonomiku. 

Saules enerģijas pārstrādes procesa sarežģītība

Saules fotoelementu pārstrāde ir ļoti sarežģīta un var būt energoietilpīgs un resursietilpīgs process, kas rada atkritumus un emisijas (1. attēls). Pārstrādes tehnoloģijas, jo īpaši ASV, joprojām ir topošas un dārgas, kas ierobežo galīgās iznīcināšanas iespējas līdz apglabāšanai poligonos, sadedzināšanai un eksportam, kas ir vislētākie ceļi. Sakarā ar apzīmējumu “bīstamie atkritumi”, pašreizējie noteikumi nosaka, ka saules paneļu atkritumus apsaimnieko kvalificēti pārvadātāji un atļautās apstrādes, uzglabāšanas, apglabāšanas un pārstrādes iekārtās. Ņemot vērā plānotos saules enerģijas atkritumu apjomus, nav skaidrs, vai esošie bīstamo atkritumu un otrreizējās pārstrādes objekti ir pietiekami, lai pārvaldītu paneļu pieplūdumu, ņemot vērā ieilgušos atļauju piešķiršanas termiņus otrreizējās pārstrādes iekārtu novietošanai, būvniecībai un mērogošanai ASV. 

Šie sarežģītie regulējošie šķēršļi, kā arī tiešās pārstrādes izmaksas, veicina saules paneļu atkritumu pamešanu, nelikumīgu izgāšanu un uzkrāšanu, kamēr parādās pieejamākas iespējas. Lai gan precīzus skaitļus ir grūti iegūt, jo paneļi ir nepareizi klasificēti kā elektroniskie atkritumi (e-atkritumi) vai citi materiāli, trūkst izsekošanas mehānismu un datu pārredzamības, aplēses liecina, ka aptuveni 10% saules paneļu tiek pārstrādāti ASV, un tas ir nav skaidrs, vai šis skaitlis nozīmē pilnīgu vai daļēju pārstrādi.

Lai gan saules enerģijas pārstrādes nozare saskaras ar problēmām, kas saistītas ar nepietiekamām izejvielām, augstām ekspluatācijas izmaksām un zemu rentabilitāti nelielas vērtīgu materiālu koncentrācijas dēļ, pastāv potenciāls spēcīgam saules enerģijas pārstrādes tirgum, ja pastāvētu infrastruktūra un piegādes ķēdes sadarbība, lai savāktu, apstrādātu un pārdotu dažādas sastāvdaļas. Tomēr neviens no šiem pasākumiem pašlaik nav ieviests. Būtu jāizstrādā jauni apļveida uzņēmējdarbības modeļi un jāizveido otrreizējie tirgi, kuru pamatā ir pārstrādāts, atkārtoti izmantots un reģenerēts silīcijs, metāli un materiāli, kas paredzēti otrreiz lietojamiem paneļiem un citiem lietojumiem, kas formalizē atkārtotas izmantošanas, remonta un atkārtotas ražošanas vērtību ķēdes saules FE nozarē. 

Avots: no dažādiem avotiem apkopojušas Rachel Meidl un Mathilde Saada.

Nākotnes regulējošie modeļi ASV

ASV nepastāv valsts regulējums nolietotiem saules enerģijas atkritumiem, taču, sekojot Kalifornijas piemēram, EPA pašlaik apsver, vai nolietotie paneļi būtu jāregulē kā “universālie atkritumi”, bīstamo atkritumu kategorija ar racionalizētu. noteikumi, kuru mērķis ir samazināt pārvaldības slogu un atvieglot savākšanu un pārstrādi. Kalifornija ir pirmais štats, kas reglamentē nolietotos saules paneļus kā universālus atkritumus, un to jaunākie tiesību akti varētu kalpot par paraugu valsts saules enerģijas atkritumu pārstrādes sistēmas turpmākai attīstībai un paraugam citiem štatiem. Havaju salas, Ziemeļkarolīna un Rodailenda arī apsver noteikumus par saules paneļu pārvaldību, lai stimulētu pārstrādi. Šī sistēma ir svarīga ne tikai ESAO valstīm, bet arī jaunattīstības ekonomikām, kas piedzīvo nepieredzētu saules enerģijas pieaugumu (piemēram, Ķīna un Indija), jo šajos pasaules reģionos trūkst oficiālu atkritumu apglabāšanas tīklu, pārstrādes infrastruktūras un noteikumu. . Kad parādās saules enerģijas pārstrādes nozare un tirgū ienāks daudzi spēlētāji, viens no lielākajiem izaicinājumiem būs atbildības noteikšana par lielo uzkrāto bezsaimnieka atkritumu daudzumu. 

Sistēmu līmeņa vadība aprites ekonomikai

Pārstrāde vai bīstamo materiālu pareiza iznīcināšana, ja pārstrāde nav iespējama, patiešām ir būtiska aprites ekonomikas sastāvdaļa. Tomēr, pirmkārt un galvenokārt, mums ir nepieciešami spēkā esoši noteikumi, kas stimulē saules enerģijas atkritumu savākšanu un pareizu apsaimniekošanu. Tas var palīdzēt palielināt saules enerģijas otrreizējās pārstrādes jaudu, kamēr rūpniecība un otrreizējie tirgi paplašinās kā daļa no visaptverošas nolietotās infrastruktūras. Ieguldījumu stimuli būtu jāapsver arī risinājumu komplektā, lai veicinātu saules enerģijas pārstrādes nozares attīstību. 

Steidzoties dekarbonizēt un elektrificēt mūsu sabiedrību, atkritumu apsaimniekošana bieži tiek ignorēta. Pastāv iespējas izstrādāt pareizi aptvertas metodoloģijas, kas ņem vērā dzīves cikla ietekmi visās saules enerģijas iekārtu piegādes ķēdēs, kas parasti tiek ignorētas, piemēram, zemes izmantošana, bioloģiskās daudzveidības samazināšanās, vides taisnīgums, ūdens apsaimniekošana un globālais transports. Turklāt tādas tehnoloģijas kā blokķēde var sniegt lielu stimulu pārredzamai, atbildīgai nolietoto paneļu pārvaldībai. Ir ļoti svarīgi, lai mēs šobrīd plānotu, sagatavotu un izstrādātu energosistēmas atkārtotai izmantošanai, reģenerācijai, atkārtotai ražošanai un pārstrādei, pretējā gadījumā mēs riskējam nākotnē radīt jaunus vides, sociālo un ekonomisko slogu.

Reičela A. Meidla, LP.D., CHMM, ir enerģētikas un vides zinātniskais līdzstrādnieks Raisa universitātes Beikera institūtā-Enerģētikas studiju centrā. Iepriekš viņa tika iecelta par asociētā administratora vietnieci ASV transporta departamenta aģentūrā Pipeline and Bīstamo materiālu drošības administrācija. 

Matilde Saada ir Raisa Universitātes Beikera institūta Enerģētikas pētījumu centra zinātniskais asistents un Raisa Universitātes globālo lietu maģistra grāds.