TANTANGAN DAUR ULANG PANEL SURYA

Limbah panel surya diperkirakan akan meningkat lebih dari 4000 persen pada dekade mendatang.Apakah industri daur ulang panel surya siap menangani volume ini?Dengan meningkatnya permintaan akan panel-panel baru secara eksponensial dan kelangkaan bahan baku, persaingan terus berlanjut.

Panel suryadaur ulang menjadi tantangan nyata.Penting bagi strategi net zero di Inggris, energi surya merupakan pilihan yang bertahan lama dan berkelanjutan bagi dunia usaha dan rumah tangga, dan energi ini berkembang pesat.

Pada tahun 2021, Inggris menambah kapasitas tenaga surya baru sebesar 730MW, menjadikan volume keseluruhan menjadi 14,6GW, meningkat sebesar 5,3 persen dari tahun 2020, dan — pada kuartal kedua tahun 2022 — tenaga surya menyumbang 6,4 persen dari total pembangkitan listrik di Inggris.Dalam Strategi Keamanan Energi bulan April, Departemen Strategi Bisnis, Energi dan Industri (BEIS) menegaskan bahwa, pada tahun 2035, penggunaan tenaga surya di Inggris diperkirakan akan meningkat lima kali lipat, sehingga volume keseluruhan menjadi 70GW: sekitar 15 persen dari proyeksi energi surya di Inggris. (dan meningkat) kebutuhan listrik, menurut McKinsey.

Masalah yang muncul adalah apa yang harus dilakukan terhadap panel surya setelah masa pakainya mencapai akhir 30 tahun.Ketika pertumbuhan pasar terus melonjak di masa depan, tumpukan limbah tenaga surya juga akan semakin meningkat.Menurut Badan Energi Terbarukan Internasional (IRENA), Inggris diperkirakan menghasilkan 30.000 ton limbah tenaga surya dalam dekade berikutnya.Ditambah lagi, lonjakan panel yang sudah tidak berfungsi diperkirakan akan memasuki pasar pada tahun 2030anpanel suryadari milenium mulai goyah.IRENA memperkirakan limbah global dari panel surya akan berjumlah antara 1,7 juta hingga delapan juta ton pada tahun 2030.

Selain itu, potensi hambatan dalam pasokan bahan mentah juga semakin besar, dengan permintaan panel yang melebihi ketersediaan komponen asli.

Industri daur ulang panel surya semakin mendapat tekanan untuk meningkatkan kapasitasnya guna menangani meningkatnya jumlah panel surya yang sudah tidak berfungsi dan mendukung pembuatan panel surya baru.Pada bulan Juli, Sam Vanderhoof, pakar industri tenaga surya, menyatakan bahwa — secara global — hanya satu dari sepuluh panel fotovoltaik (PV) yang didaur ulang dan sisanya berakhir di tempat pembuangan sampah, sekali lagi mengacu pada data dari IRENA.

Regulasi & kepatuhan

Di Inggris,panel surya secara resmi diklasifikasikan sebagaiListrik dan ElektronikPeralatan(EEE), berdasarkan Kategori 14 khusus. Oleh karena itu, panel PV tercakup dalam Peraturan Limbah EEE (WEEE);akhir masa pakainya dipantau dan pengembangan infrastruktur daur ulang panel surya padat sudah berlangsung.

Produsen panel surya diwajibkan untuk bergabung dengan Skema Kepatuhan Produsen (PCS), melaporkan tonase yang dimasukkan ke pasar dan mendapatkan catatan kepatuhan untuk mencakup daur ulang unit-unit tersebut di masa depan.Mereka juga harus menandai produk untuk memberi tahu pengguna dan fasilitas pengolahan mengenai komposisi bahan dan pembuangan yang benar.

Pada saat yang sama, distributor harus mengumpulkan produk yang sudah habis masa pakainya.Mereka harus memiliki prosedur pengambilan kembali limbah PV atau berkontribusi terhadap skema pengambilan kembali yang disetujui Pemerintah.

Namun, menurut Scott Butler, Kepala Eksekutif Material Focus, sebuah LSM yang didanai dari biaya kepatuhan WEEE, ada beberapa pertimbangan khusus yang akan mempengaruhi pemulihan panel surya: “Dengan PV Anda mengharapkan adanya hubungan pemasang/perusak panel surya. rumah tangga.Meskipun ini adalah produk dalam negeri, namun banyak orang yang tidak mampu menanganinya sendiri.

“Saya membayangkan bahwa penghapusan instalasi harus melibatkan profesional terdaftar di bidang kelistrikan… dan mereka mungkin menjadi kunci untuk mengelola [limbah] ini.Meskipun sulit karena mereka tidak siap menangani sampah, tidak sulit untuk menjadi pengangkut sampah.”

Butler mencatat bahwa panel surya yang kini mendekati akhir masa pakainya mungkin sulit untuk didaur ulang karena adanya variasi dalam proses produksi: “Dalam hal daur ulang, menurut saya tantangan yang dihadapi oleh PV adalah memahami bahan kimianya karena, khususnya pada tahap awal, ada banyak campuran kimia berbeda yang terjadi.Barang yang akan mulai keluar sekarang sudah cukup lama, 20 tahun adalah siklus yang cukup panjang.Jadi mungkin ada kesenjangan informasi yang mungkin perlu diatasi mengenai siapa yang memasarkan produk tersebut dan apa produknya.”

Proses daur ulang

Proses daur ulang panel bervariasi menurut komposisi panel surya, yang paling umum adalah yang berbahan dasar silikon.Dikenal karena keterjangkauan dan fleksibilitasnya, panel surya silikon menguasai 73,3 persen pangsa pasar pada tahun 2020;film tipis menyumbang 10,4 persen dan panel yang dibuat dari bahan lain (peka warna, fotovoltaik pekat, hibrida organik) mewakili 16,3 persen sisanya (Chowdhury dkk, 2020).

Saat dikumpulkan, apa sajapanel suryasulit untuk dibongkar.Rangka aluminium dan kotak sambungan dapat dilepas dengan cukup mudah;bagian yang menantang adalah lembaran kaca datar yang dilaminasi, yang mengandung logam besi dan non-besi, plastik, dan bahan semikonduktor dalam jumlah rendah.Mengenai solusi pengolahan, tantangannya bukanlah masalah teknis, karena pirolisis, pemisahan kriogenik (pembekuan), dan penghancuran mekanis merupakan teknik pemisahan untuk berbagai bahan.Tantangan terbesarnya adalah panel PV tidak menghasilkan limbah yang serupa dengan limbah kemasan atau bahan habis pakai dengan masa pakai yang singkat.Oleh karena itu, pertanyaan utamanya adalah pertanyaan ekonomi: siapa yang akan berinvestasi pada jalur pengolahan yang tidak tahu kapan limbah akan tiba?

Panel film tipis melibatkan proses pengolahan, yang memerlukan beberapa langkah tambahan untuk memulihkan senyawa logam 'kadmium telurida' yang ramah lingkungan.Meskipun merupakan pilihan yang kurang populer, panel film tipis memiliki penggunaan material yang lebih efisien, memiliki semikonduktor yang lebih tipis, menghemat biaya dan karbon selama produksi.Panel ini bekerja lebih baik dalam cahaya rendah dan pada sudut 'ekstrim', berguna untuk permukaan vertikal dan fasad.

Untuk memulihkan material, panel PV film tipis diparut untuk menghilangkan laminasi, sebelum pecahan padat dan cair dipisahkan dengan sekrup yang berputar.Film tersebut kemudian dihilangkan dengan menggunakan asam dan peroksida, diikuti dengan penghilangan bahan interlayer dengan getaran, sedangkan sisa kaca dan logam dipisahkan dan diperoleh kembali.

Daur ulang panel surya dalam skala besar

Meskipun inisiatif daur ulang saat ini terus berkembang, saat ini hanya 80 hingga 95 persen bahan panel surya yang dapat didaur ulang berhasil dipulihkan.Untuk mewujudkan hal ini, perusahaan pengelolaan limbah Veolia memimpin proyek untuk menghadirkan daur ulang panel surya penuh dalam skala industri, dalam proyek berkelanjutan yang didanai oleh EIT RawMaterials.ReProSolar sedang mengembangkan proses yang sangat efisien untuk mendaur ulang panel yang sudah habis masa pakainya, sehingga semua komponen modul PV berbasis silikon dapat dipulihkan.

Menggunakan teknologi delaminasi untuk memisahkan sel surya dari pelat kaca, proses fisik dan kimia memulihkan semua material, termasuk perak murni dan silikon, tanpa merusak modul PV.

Bekerja sama dengan FLAXRES GmbH dan ROSI Solar, duaperusahaan teknologiyang sedang mengembangkan metode baru untuk mendapatkan kembali bahan mentah dari panel PV, proyek ini akan menguji kelayakannya pada skala industri pada akhir tahun ini, dengan 5.000 ton modul PV yang dinonaktifkan akan diproses setiap tahun di pabrik percontohan di Jerman pada tahun 2024.

Mengkomersialkan proses daur ulang yang menyeluruh adalah kunci untuk menjawab tantangan pasar saat ini, menghadirkan pasokan yang kuat untuk komponen panel PV yang dipulihkan guna memenuhi lonjakan permintaan panel dan menangani meningkatnya volume limbah panel surya.

Keuntungan ekonomi yang besar dapat diperoleh dari pemulihan komponen panel PV yang bernilai tinggi seiring dengan meningkatnya permintaan.Perak, misalnya, meskipun menyumbang 0,05 persen dari berat panel, namun menyumbang 14 persen dari nilai pasarnya.Logam berharga dan dapat diperoleh kembali lainnya termasuk aluminium, tembaga, dan telurium.Menurut Rystad Energy, meskipun material yang diperoleh kembali dari panel PV yang sudah habis masa pakainya saat ini bernilai $170 juta, namun diperkirakan akan bernilai lebih dari $2,7 miliar pada tahun 2030.

Mendesain ulang panel surya

Selain inovasi dalam dunia daur ulang panel surya, desain panel juga ditata ulang dengan mempertimbangkan penggunaan kembali.Organisasi Penelitian Ilmiah Terapan Belanda (TNO) mengungkapkan panel surya 'Desain untuk Daur Ulang' (D4R) yang baru mereka kembangkan pada bulan Desember 2021, diproduksi dengan pertimbangan akhir masa pakainya.Panel-panel tersebut, dengan masa pakai 30 tahun yang telah teruji, dirancang agar mudah dibongkar tanpa merusak komponen.

Panel-panel tersebut, dikemas dengan foil perekat, memiliki mekanisme pemicu terintegrasi untuk pemisahan sel dan bingkai.Prosesnya berenergi rendah dan tidak melibatkan unsur beracun.

Penelitian ini dilakukan oleh dua proyek, yang pertama adalah proyek DEREC, yang mengonsep dan menguji panel D4R dalam skala kecil untuk memastikan pembongkarannya bersih setelah masa pakai yang disimulasikan.Proyek PARSEC kemudian akan meningkatkan teknologinya ke panel D4R ukuran penuh untuk penggunaan komersial dan residensial.

Meskipun itu adalah paneldiproduksihampir 30 tahun yang lalu yang menimbulkan tantangan bagi para pendaur ulang, panel D4R dapat menyederhanakan daur ulang panel untuk mendorong industri maju.Dan, selain panel baru, konsorsium ini juga meneliti teknik daur ulang untuk model panel surya saat ini, guna mencapai perolehan silikon murni untuk digunakan kembali.

Kesimpulannya

Secara kumulatif, inovasi-inovasi ini menunjukkan harapan dalam fokusnya pada komersialisasi, meskipun masih ada kekhawatiran mengenai apakah skala yang dibutuhkan akan terpenuhi, dengan meningkatnya volume panel yang tidak berfungsi dan permintaan akan panel baru.Namun, jika upaya komersialisasi berjalan dengan baik, dan jika rencana untuk memproduksi panel dari bahan yang sepenuhnya pulih dapat dilaksanakan, industri panel surya sedang melihat ekonomi sirkular yang kuat.