Recycling van zonnepanelen: wat gebeurt er wanneer hun levensduur eindigt?

De energie-industrie heeft een radicale verandering ondergaan en de geleidelijke verschuiving naar benutting van hernieuwbare energie is meer dan duidelijk. Desalniettemin blijft niet alles dat er duurzaam uitziet dat ook aan het einde van de levenscyclus. Dat is tenminste de meest voorkomende zorg met betrekking tot fotovoltaïsche (PV) zonnepanelen. Ze zijn een duurzame energiebron, alleen afhankelijk van zonnestraling en kunnen elektriciteit leveren aan ons. Maar wat gebeurt er met zonnepanelen wanneer ze niet meer efficiënt werken? 

Recycling van zonnepanelen

Ontdek hun reis door het recyclingproces in onderstaande infographic (Engelstalig):

De levensduur van zonnepanelen

Hoe lang gaan zonnepanelen mee? Een vraag die de meeste mensen in gedachten hebben bij het overwegen van aanschaf van zonnepanelen. Volgens studies is de levensduur van zonnepanelen ongeveer 30 jaar vóór de buitenbedrijfstelling.

Tijdens de levensduur van fotovoltaïsche panelen kan een vermindering van 20% van het vermogen optreden. Tussen de eerste 10 tot 12 jaar is de maximale vermindering van de efficiëntie 10 procent en 20 procent bij het bereiken van 25 jaar. Deze cijfers worden gegarandeerd door de meeste fabrikanten.

Toch leert de ervaring dat in werkelijkheid de efficiëntie na 25 jaar met slechts 6 tot 8 procent daalt. De levensduur van zonnepanelen kan dus veel langer zijn dan officieel vermeld. De levensduur van hoogwaardige PV-panelen kan zelfs 30 tot 40 jaar bedragen en is daarna nog steeds functioneel, hoewel met afnemende efficiëntie.

Verwijdering van zonnepanelen

Vanuit regelgevingsaspect valt PV-paneelafval nog steeds onder de algemene afvalclassificatie. Er is een enkele uitzondering op EU-niveau, waarbij PV-panelen worden gedefinieerd als e-waste in de richtlijn betreffende afgedankte elektrische en elektronische apparatuur (AEEA) . Het afvalbeheer van PV-panelen wordt dus geregeld door deze richtlijn, naast andere wettelijke kaders.

De fabrikanten van zonnecellen zijn wettelijk verplicht om te voldoen aan specifieke wettelijke eisen en recyclingnormen om ervoor te zorgen dat zonnepanelen geen belasting voor het milieu vormen. Vanaf dat moment werden technologieën ontwikkeld voor recycling van zonnepanelen.

Fotovoltaïsche producenten werkten samen met overheidsinstellingen en hebben een aantal manieren bedacht om zonne-afval aan te pakken.

Afval van zonnepanelen

Sterker nog, als er geen recyclingprocessen zouden worden ingevoerd, zou er tegen 2050 60 miljoen ton afval van PV-panelen op stortplaatsen liggen. En omdat alle PV-cellen een bepaalde hoeveelheid giftige stoffen bevatten, zou zonne-energie echt een niet-duurzame manier worden om energie te winnen.

In de volgende interactieve kaart kunt u bekijken welke landen het meeste afval van zonnepanelen produceren:

Created by GreenMatch

De algemene aanname dat zonnepanelen niet recyclebaar zijn is daarom een mythe. Het is echter een proces dat tijd nodig heeft om op grote schaal te worden geïmplementeerd en er is verder onderzoek vereist om het volledige potentieel van het adequaat recyclen van alle componenten van zonnepanelen te bereiken. Om die reden is het noodzakelijk dat ontwerp- en recyclingeenheden nauw samenwerken, zodat het vermogen om te recyclen wordt gewaarborgd door bewuste ‘eco-designs’.

Recyclingprocessen voor zonnepanelen

Er zijn twee hoofdtypen zonnepanelen die verschillende benaderingen van recycling vereisen. Beide types – op basis van Silicium en op basis van dunne films – kunnen worden gerecycled met behulp van verschillende industriële processen. Momenteel komen panelen op Siliciumbasis vaker voor, maar dat betekent niet dat de materialen van op dunne film gebaseerde cellen niets waard zijn.

Onderzoekstudies op het gebied van recycling van zonnepanelen hebben geleid tot tal van technologieën. Sommigen van hen bereiken zelfs een verbazingwekkende 96% recycling-efficiëntie, maar het doel is om in de toekomst de lat hoger te leggen .

Recycling van zonnepanelen op Siliciumbasis

Het recyclingproces van op Silicium gebaseerde PV-panelen begint met het demonteren van het eigenlijke product om aluminium en glazen delen te scheiden. Bijna alles (95%) van het glas kan worden hergebruikt, terwijl alle externe metalen delen worden gebruikt voor het opnieuw vormen van celframes. De overige materialen worden behandeld bij 500 °C in een thermische verwerkingseenheid om de binding tussen de celelementen te vergemakkelijken. Door de extreme hitte verdampt het inkapselende kunststof, waardoor de Silicium cellen klaar zijn om verder te worden verwerkt. De ondersteunende technologie zorgt ervoor dat zelfs dit plastic niet wordt verspild, daarom wordt het hergebruikt als warmtebron voor verdere thermische verwerking.

Na de thermische behandeling wordt de ‘groene hardware’ fysiek gescheiden. 80% hiervan kan eenvoudig worden hergebruikt, terwijl de rest verder wordt verwerkt. Siliciumdeeltjes – wafels genoemd – worden weg-geëtst met zuur. Gebroken ‘wafels’ worden gesmolten om opnieuw te worden gebruikt voor de productie van nieuwe Siliciummodules, wat resulteert in een recyclingpercentage van 85% van het Siliciummateriaal .

Recycling van op dunne film gebaseerd zonnepaneel

Ter vergelijking: op dunne film gebaseerde panelen worden drastischer verwerkt. De eerste stap is om ze in een shredder te plaatsen. Daarna zorgt een hamermolen ervoor dat alle deeltjes niet groter zijn dan 4-5 mm, wat de grootte is waar de laminering die de binnenste materialen bij elkaar houdt, breekt en dus kan worden verwijderd. In tegenstelling tot op silicium gebaseerde PV-panelen bestaat de resterende substantie uit zowel vast als vloeibaar materiaal. Om deze te scheiden, wordt een roterende schroef gebruikt, die in principe de vaste delen in een buis laat draaien, terwijl de vloeistof in een container druppelt.

Vloeistoffen ondergaan een neerslag- en ontwateringsproces om de zuiverheid te waarborgen. De resulterende substantie gaat door metaalverwerking om de verschillende halfgeleidermaterialen volledig te scheiden. De laatste stap hangt af van de feitelijke technologie die wordt gebruikt bij het produceren van de panelen; gemiddeld 95% van het halfgeleidermateriaal wordt echter hergebruikt .

Vaste stoffen zijn verontreinigd met zogenaamde tussenlaagmaterialen, die lichter van massa zijn en kunnen worden verwijderd door een vibrerend oppervlak. Uiteindelijk wordt het materiaal gespoeld. Wat achterblijft is puur glas, het opslaan van 90% van de glazen elementen voor een gemakkelijke reproductie.

De toekomstige voordelen van zonne-afvalbeheer

Nu we weten dat zonnepanelen kunnen worden gerecycled, is de vraag welke andere voordelen het heeft voor de economie. Het is duidelijk dat een goede recyclage-infrastructuur voor zonnepanelen moet worden opgezet om de grote hoeveelheden PV-modules te beheren die in de (nabije) toekomst zullen worden verwijderd. Als dat eenmaal is gebeurd, worden we getuige van verschillende positieve factoren en nieuwe kansen in de economie.

Niet alleen zal PV-recycling meer ‘groene banen’ creëren, maar ook ongeveer €13 miljard aan herstelbare waarde tegen 2050. Deze toestroom maakt het mogelijk om 2 miljard nieuwe panelen te produceren, zonder dat in grondstoffen hoeft te worden geïnvesteerd. Dit betekent dat er ongeveer 630 GW energie kan worden geproduceerd, alleen al door hergebruik van eerder gebruikte materialen.

Dankzij constante prijsdalingen voor zonne-energie kiezen steeds meer huishoudens en bedrijven ervoor om te investeren in zonne-energiesystemen. Als gevolg hiervan zullen er nog meer economische kansen in de recyclingsector voor zonnecellen ontstaan.

Vanuit het Engels vertaald / Bron: www.greenmatch.co.uk / auteur: Attila Tamas Vekony