Разбираемся, как в будущем не получить свалки из возобновляемых источников энергии
Сегодня нет способов производства энергии, у которых был бы нулевой экологический след. Поэтому ключевой вопрос состоит в выборе самого безопасного — с наименьшими последствиями для природы и человека — варианта. И возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — самый подходящий из них.
Чтобы сократить выбросы парниковых газов и сдержать климатический кризис, необходимо развивать ВИЭ. При этом, как и любая другая техника, ветряки, аккумуляторы и солнечные панели не могут служить вечно, и их нужно утилизировать.
Если при сжигании угля, нефти и газа в атмосферу и океан происходят выбросы парниковых газов, которые очень трудно оттуда достать, то с отходами ВИЭ можно поступать экологично.
Ветрогенераторы на фоне угольной электростанции. Фото © Bernd Lauter / Greenpeace
Рассказываем, что делать с отслужившими аккумуляторами, ветряками и солнечными панелями
Солнечные панели
Солнечные панели обычно служат около 25–30 лет. Когда срок эксплуатации подходит к концу, отработавшие модули становятся электронным мусором — к такой категории их и относят. В отечественных разработках солнечных панелей уже нет свинца, мышьяка, кадмия, хрома, ртути, и поэтому их отходы — низший, то есть V класс опасности по российской классификации. К нему же относятся яичная скорлупа или использованные бумага и картон.
Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (IRENA) считает, что годовой объём отходов отработанных солнечных панелей во всём мире в 2050 году составит 5,5–6 млн тонн — это более 10% всего электронного мусора, который образуется сегодня на Земле за год. Поэтому солнечные панели нужно утилизировать правильно.
В некоторых странах уже есть соответствующие законы: например, в Европейском Союзе сбором и переработкой списанных солнечных модулей обязаны заниматься их производители. В США подобное требование есть на уровне отдельных штатов, и сегодня там перерабатывают только 10% отслуживших солнечных панелей. В России солнечная энергетика только набирает обороты, поэтому вопрос утилизации панелей в нашей стране пока остро не стоит. Но, очевидно, необходимо подготовиться заранее и принять соответствующие законы.
При этом, при желании можно переработать уже почти 95% материалов в использованных солнечных модулях. Это поможет вернуть в оборот ценные ресурсы, что выгодно с экономической точки зрения. Оставшиеся 5% — это в основном пыль, попавшая в фильтры после измельчения, которую можно использовать, например, как заменитель песка в строительстве. Кроме того, уже сегодня можно произвести солнечную панель на 100% из вторичных материалов. Её эффективность будет немного ниже, чем у современных аналогов премиального уровня, но выше, чем у абсолютного большинства старых модулей.
Лопасти ветряков
Срок службы ветряка обычно составляет до 20 лет, хотя в отрасли пытаются увеличить его до 40 лет. Мачта и другие части установки ветрогенераторов перерабатываются как обычный металлолом. Более сложная задача — переработка лопастей, которые изготовлены из композитных материалов — состоящих из разных компонентов. Композиты обеспечивают лёгкость и прочность, но затрудняют переработку изделий. Поскольку переработка и повторное использование композитных материалов — актуальная задача не только для ВИЭ, более эффективно её можно решать вместе с производителями из других отраслей. Например, автопром или строительство сегодня потребляют композитные материалы в гораздо большем объёме.
Есть частичное решение — измельчать лопасти и использовать при производстве цемента. Это помогает снизить выбросы CO₂ и потребление воды по сравнению с традиционным процессом производства цемента. Но разрабатываются и более продвинутые способы утилизации: например, технология, позволяющая разделять композит на волокно и эпоксидную смолу, которую дальше делят на компоненты для производства новых лопастей. Восточный научно-исследовательский углехимический институт в России также недавно запатентовал метод термического разложения отходов на отдельные волокна. Другой пример: китайская компания Goldwind использует старые лопасти ветрогенераторов как сырьё для 3D печати.
Однако производители пытаются не только искать новые пути повторного использования сырья от переработки лопастей, но и увеличения доли тех материалов в компонентах ВИЭ, которые в принципе можно переработать. Примеры уже есть: ветрогенератор с полностью перерабатываемыми лопастями уже производит электроэнергию у берегов Германии в Северном море. А датская компания Vestas обязалась до 2040 года наладить производство ветряных установок, все элементы которых можно будет переработать.
Аккумуляторы
Они играют ключевую роль в энергопереходе — текущем процессе отказа от ископаемых видов топлива в пользу ВИЭ и других низкоуглеродных технологий. Аккумуляторы используют для хранения энергии, выработанной ветряками или солнечными панелями. Их также широко применяют в электромобилях.
Сегодня распространены литий-ионные аккумуляторы, которые могут прослужить 10–20 лет в электромобилях. Они состоят из ионов лития и других материалов и преобразуют электрическую энергию в химическую. При этом в таких аккумуляторах содержатся токсичные кобальт, никель и марганец. Попав на свалки, они могут загрязнить экосистемы. Поэтому важно правильно утилизировать литий-ионные батареи и возвращать ценные материалы в оборот.
Сегодня есть технологии переработки аккумуляторов, но с экономической точки зрения они не всегда широко доступны. Тем не менее, согласно последним расчётам, глобальные мощности по переработке литий-ионных аккумуляторов сегодня растут быстрее объёма соответствующих отходов. В Австралии, США, Канаде, Германии, Швеции, Финляндии появляются предприятия по переработке. В России тоже планируют открыть завод по переработке аккумуляторов.
Для эффективного решения проблемы, вопросы переработки батарей должны учитываться уже на стадии проектирования продукта. Это позволит создать жизнеспособную масштабируемую схему утилизации, соответствующую принципам экономики замкнутого цикла.
Для накопления и хранения солнечной и ветряной энергии есть и другие решения: например, это гидроаккумулирующие станции, хранение в виде сжатого воздуха или кинетической энергии маховиков, использование потенциальной энергии поднятого твёрдого тела. Ведутся также разработки новых, более экологичных типов батарей: например, на основе алюминия или обычной соли. А в Финляндии заработал первый в мире «песочный» аккумулятор, способный месяцами хранить энергию от солнца и ветра и отапливать дома даже в самые суровые зимние месяцы.
Поэтому, если грамотно подойти к утилизации отходов от ВИЭ, она не должна стать проблемой и обернуться горами отходов из отслуживших ветряков, солнечных панелей и аккумуляторов.
С точки зрения технологий, уровень переработки отходов от ВИЭ уже может быть очень высоким. Доступность этих решений зависит от их стоимости, которая будет уменьшаться по мере развития рынка. Как и в случае с другими отходами, применение доступных решений на практике зависит от добросовестности природопользователей, государственного регулирования и активности населения, которое может требовать от правительства и бизнеса внедрения безопасных технологий.
Главное — отслужившие ВИЭ ни в коем случае не должны отправляться на свалки
Это должно регулироваться законодательством об отходах в каждой стране. Чаще всего закон обязывает производителей принимать и перерабатывать отработанные лопасти от ветряков, ветрогенераторы, панели и другие составляющие ВИЭ. Такая система, основанная на принципах экономики замкнутого цикла, должна будет играть ключевую роль в снижении нагрузки на окружающую среду при переходе на возобновляемые источники энергии и должна быть налажена до того, как у солнечных панелей, ветряков и батарей начнут массово истекать сроки службы.
Но одной переработки недостаточно: нужно постепенно уменьшать количество материалов, которые используются при производстве объектов ВИЭ для выработки энергии, чтобы в будущем получать меньше отходов в виде отслуживших солнечных панелей или лопастей ветряков. В то же время, чем больше развит сектор ВИЭ и выше его доля в энергетике, тем экономически более целесообразна переработка компонентов ВИЭ за счёт масштаба — а это, в свою очередь, способствует дальнейшему развитию технологий.
Также важно находить замену вредным элементам менее вредными. Например, сейчас компании стараются использовать меньше свинца при изготовлении ветряков и солнечных панелей.
