В научном журнале Nature Physics опубликована статья «Необоснованные опасения по поводу токсичности и отходов фотоэлектрических модулей замедляют декарбонизацию».
Кажется сегодня «опасения» по поводу отходов, состоящих из отработанных солнечных панелей, возникают только у совсем уж невежд, поскольку тема исследована всесторонне. Технологии переработки известны и развиваются, объемы отходов — и будущие, и тем более настоящие — относительно малы, а «токсичность» модулей нисколько не превышает токсичности остальных полупроводниковых и электронных устройств, которые формируют (и будут формировать в будущем) основную массу так называемых электронных отходов (англ. — e-waste).
Повторение — мать ученья, поэтому новая статья является нелишним дополнением к уже накопленному объему знаний в рассматриваемой области.
Впрочем, основные положения этой новой работы не новы:
Вопросы объемов отходов солнечных модулей необходимо рассматривать в сравнении с количеством отходов от других источников. По данным авторов, прогнозируемые объемы отходов панелей являются «каплей в море» по сравнению с такими категориями отходов, как пластик, угольная зола или твердые бытовые отходы. Они также намного меньше, чем объемы электронных отходов, таких как старые смартфоны и компьютеры. Огромное количество отходов из всех перечисленных источников вызывает обеспокоенность, и нам необходимо найти способы сокращения отходов, но солнечные панели не являются серьезной проблемой в этом широком контексте. Посмотрите на представленный в работе график (ниже) и вам станет все понятно (для большей наглядности выделены объемы солнечных отходов на 2050 год по двум сценариям красным кружком).
Солнечные панели не содержат вредных уровней токсичных материалов. Авторы не нашли примеров солнечных панелей, используемых для наземных солнечных электростанций, в которых содержится мышьяк, галлий, германий или шестивалентный хром. Мышьяк и галлий используются только в высокоэффективных фотоэлектрических модулях для аэрокосмической промышленности. Подавляющее большинство фотоэлектрических модулей изготавливается либо из кристаллического кремния (97% рынка мирового рынка в 2022 году), либо из теллурида кадмия (CdTe) (3% мирового рынка в 2022 году). Отметим, что последний тип фактически выпускает всего один производитель — американская First Solar.
Эти два наиболее распространенных типа фотоэлектрических панелей практически не содержат ни одного из указанных вредных материалов. Фотоэлектрические модули из кристаллического кремния состоят на 77% из стекла, на 10% из алюминия, на 3% из кремния и на 9% из полимеров, содержат менее 1% меди, серебра и олова и менее 0,1% свинца. И это так, так сказать, «в среднем». Во многих современных типах солнечных модулей и свинец не применяется. Например, гетероструктурные (HJT) модули российской компании «Хевел» не содержат свинца (а также мышьяка, кадмия, шестивалентного хрома, ртути и пр.). Именно поэтому они отнесены к низшему, пятому классу опасности по российской классификации, к которому также относятся скорлупа от куриных яиц, отходы щепы, опилки и стружка натуральной чистой древесины, отходы бумаги и картона от резки и штамповки, пищевые отходы кухонь и организаций общественного питания и др.
Что касается других типов панелей, содержащих свинец, концентрация припоя в фотоэлектрических модулях значительно ниже, чем в других видах «электронных отходов», а конструкция модуля значительно снижает риск попадания свинца в окружающую среду.
Модули CdTe состоят на 80–85% из стекла, на 11–14% из алюминия, на 2–4% из полимеров, менее чем на 0,4% из меди и менее чем на 0,1% из теллура и кадмия. Соединение CdTe в имеющихся в продаже тонкопленочных солнечных модулях чрезвычайно стабильно и не представляет такой токсикологической опасности, как кадмий сам по себе. Более того, в настоящее время отработанные модули CdTe First Solar собираются, и как кадмий, так и теллур перерабатываются для использования в новых модулях.
Солнечная индустрия предпринимает различные шаги для сокращения отходов и опасений по поводу токсичности, продлевая срок службы панелей, находя альтернативы определенным материалам и работая над эффективными способами переработки компонентов панелей. Авторы считают, что к выведенным из эксплуатации фотоэлектрическим модулям нужно относится как к товару, содержащему в себе ценные материалы, а не как к опасным отходам, к которым солнечные панели не относятся.
Сегодня в мире реализуется множество проектов по переработке солнечных панелей и использованию извлечённых из них вторичных материалов.
В 2021 году Veolia, один из крупнейших в мире игроков в области переработки отходов, начала проект ReProSolar, направленный на внедрение высокоэффективного процесса утилизации отработанных фотоэлектрических модулей, позволяющего полностью восстанавливать ценные материалы.
В прошлом году немецким исследовательским Институтом солнечных энергетических систем (Fraunhofer ISE) изготовлен солнечный элемент из 100% вторичного сырья с эффективностью 19,7%.
В текущем году китайская компания JinkoSolar, один из крупнейших производителей солнечных модулей в мире, сообщила о создании инновационного процесса утилизации солнечных модулей, позволяющего перерабатывать 92% материалов панели.
Также в текущем году правительство Китая объявило, что создаст систему для переработки старых ветряных турбин и солнечных батарей. Она начнет работу в 2025 году и будет полностью внедрена до 2030 года. Китай, как мы знаем, является основным производителем и пользователем солнечных панелей.
