Recyklace solárních panelů
Základní informace o tom, jak se v současnosti recyklují solární panely a přehled dostupných dat
1. Množství instalovaných solárních panelů v ČR
Po prvním „solárním boomu“, jehož vrchol gradoval v průběhu roku 2010, nastal v ČR téměř na celé jedno desetiletí v budování nových fotovoltaických instalací útlum. V posledních několika letech nicméně množství solárních panelů uváděných na trh opět rychle roste, a očekává se, že tento trend bude během dalších let pokračovat. V začátku roku 2024 bylo do v distribuční síti připojených již celkem 167 tisíc fotovoltaických elektráren, přičemž z toho množství jich bylo přibližně 116 tisíc připojeno jen v období let 2022 až 2023.
Tento aktuální trend podtrhuje v současnosti vzrůstající význam obnovitelných zdrojů při výrobě elektrické energie, přičemž solární energetika zde bude s ohledem na geografické možnosti ČR hrát v budoucnu nepochybně dominantní úlohu. Trend rozvoje solární energetiky se přitom netýká pouze ČR, probíhá v Evropě, ale i jiných částech světa.
Do konce roku 2023 byly v ČR instalovány solární elektrárny o celkovém výkonu 3,6 GWp, což odpovídá hmotnosti přibližně necelých 300 tisíc tun solárních panelů.
Pozn.: Data za 2005–2011 odrážejí přibližné hodnoty v tunách na základě přepočtového koeficientu (0,11 kg/Wp) z instalovaného výkonu FV elektráren dle údajů ERU. Zdrojem dat za 2013 - 2021 je Ministerstvo životního prostředí.
2. Životnost solárních panelů
Obecně se udává, že solární panely mohou být provozovány 25 – 30 let s tím, že ztráta jejich výkonu by neměla být vyšší než 0,5 – 1 % za rok. To je samozřejmě ideální stav, který ale nemusí nastat vždy. Občas totiž životnost solárního panelu zkrátí např. skrytá výrobní vada, nepříznivé počasí nebo špatně provedená instalace. Často se solární panel poškodí právě tehdy, když se všechny tyto tři faktory současně střetnou. Významným atributem majícím vliv na životnost panelu je přitom také samotná kvalita jeho zhotovení. Dnes je na trhu nepřeberné množství typů solárních panelů lišících se velikostí, výkonem, barvou rámečku a celou řadou dalších parametrů. Bohužel je ale někdy kvalita provedení solárního panelu pochybná, což může zejména v kombinaci s dalšími nepříznivými vlivy významně zkrátit jeho životnost. Výrobci solárních panelů se pochopitelně snaží vyrábět solární panely co nejlevněji, což ale mnohdy vede již k takovým „materiálovým úsporám“, které mohou významně zkracovat životnost panelu. I pokud výrobce šetří jen na skle a hliníku, tak panely s tenkým rámečkem nebo tenkým krycím sklem jsou pak méně odolné při manipulaci během přepravy nebo při jejich instalaci. Zároveň to může zvyšovat riziko vzniku poruch panelu při zkřížení rámu stojanu nebo při extrémech počasí (vítr, déšť, ležící vrstva sněhu). Právě proto, že solární panel je výrobek, který nám má sloužit několik desetiletí, vyplatí se při nákupu hledět nejen na cenu, ale je vhodné zjistit také dostupné reference o výrobku, jeho značce nebo si alespoň zjistit základní informace o kredibilitě jejich výrobce.
2.1. Předcházení vzniku odpadu ze solárních panelů
I během provozu solárních panelů mohou uživatelé zásadně ovlivnit jejich životnost, a to náležitou péčí o ně. Solární panely by tak měly být pravidelně kontrolovány, zda u nich např. nedochází k přehřívání, korozi, praskání zadní laminované části či jiným závadám. U poškozených panelů by pak měla být neprodleně zajištěna oprava ze strany odborné firmy, a panely pak mohou řadu let fungovat dále.
Pokud se uživatel z jakéhokoliv důvodu zbavuje funkčního, případně poškozeného, ale ještě opravitelného solárního panelu, může ho obvykle nabídnout na sekundárním trhu. Starými funkčními panely totiž mohou být na některých solárních elektrárnách nahrazovány jednotlivé rozbité kusy starších panelů, a proto mohou mít pro provozovatele solárních elektráren určitou hodnotu i použité panely.
V případě že jsou stále funkční panely předávány kolektivnímu systému v režimu zpětného odběru, měla by být ze strany uživatele předána též informace o funkčnosti panelů. Kolektivní systém pak může zajistit tzv. přípravu panelu pro opětovné použití, což znamená, že panel bude předán odborné firmě, která ho zkontroluje, případně opraví a následně znovu uvede do oběhu. Příprava pro opětovné použití je termín vymezený legislativou, a zahrnuje kontrolu, případnou opravu a revizi výrobku za účelem jeho předání k dalšímu užívání poté, co se výrobek již stal odpadem (evidenčně již vznikl odpad). Pokud je tedy kolektivnímu systému předán funkční solární panel ve standardním režimu zpětného odběru, jeho další používání je možné teprve po jeho vyvedení z režimu odpadů právě provedením operace „příprava na opětovné použití“.
3. Zpětný odběr solárních panelů
Všechny rozbité či nefunkční solární panely musí být buď předány kolektivním systémům v režimu zpětného odběru nebo případně přímo oprávněným zpracovatelům, a to za účelem zajištění recyklace. Panely tedy nemohou být jen tak vyhozeny do směsného odpadu nebo na skládku. Cílem recyklace je zpracovat odpady tak, aby z nich opět vznikly materiály (druhotné suroviny), které mohou zase sloužit k výrobě dalších výrobků a nahrazovat tak suroviny primární (získávané z přírodních zdrojů). Tím dochází ke snižování dopadů výroby a používání solárních panelů na životní prostředí - úsporou energie a materiálů, snížením znečištění životního prostředí a redukcí množství odpadů, které musí být skládkováno či jinak odstraňováno.
3.1. Množství zpětně odebraných solárních panelů
Vzhledem k dlouhé životnosti solárních panelů a faktu, že ve větším množství začaly solární instalace v ČR vznikat teprve po roce 2007, je celková hmotnost odpadních solárních panelů, které se v ČR dosud předaly k recyklaci, relativně nízká. Zejména v posledních několika letech je zde nicméně patný trend nárůstu množství solárních panelů předaných k recyklaci.
Zdroj dat: Ministerstvo životního prostředí
3.2. Způsoby zpětného odběru odpadních solárních panelů
Pro většinu majitelů solárních panelů je problematika budoucí likvidace panelů velmi vzdálené téma, a proto mají za to, že ho nemusí aktivně řešit. Mohou ale nastat i případy, kdy se solární panely rozbijí mnohem dříve, než si uživatel přál, a pak je dobré vědět, kam rozbitý panel odnést.
Přesné podmínky zpětného odběru solárních panelů si přitom stanovují jednotlivé kolektivní systémy individuálně, a mohou se lišit. Je proto potřeba znát, kterému kolektivnímu systému byl za dané solární panely uhrazen recyklační příspěvek a s ním pak řešit otázky zajištění zpětného odběru a recyklace.
3.3. Zpětný odběr solárních panelů uvedených na trh přede dnem 1. 1. 2013 („staré“ solární panely)
Legislativa již v roce 2012 stanovila, že odpovědnost za financování budoucí recyklace solárních panelů uvedených na trh přede dnem 1. 1. 2013 nesou jednotliví provozovatelé solárních elektráren. Současně byla definována výše recyklačního příspěvku. Kolektivní systémy tak měly povinnost vybírat za 1 kg instalovaných solárních panelů 8,50 Kč/kg. Současně pro účely stanovení výše příspěvku měla být hmotnost solárního panelu spočítána z jeho nominálního výkonu, tedy na základě tehdejší průměrné hmotnosti solárního panelu připadající na jednotku výkonu (0,11 kg/Wp), a nikoliv jeho hmotnosti reálné. Všichni provozovatelé solárních elektráren (jejichž součástí jsou solární panely uvedené na trh přede dnem 1. 1. 2013) mají i v současné době povinnost mít uzavřenou smlouvu o kolektivním plnění s některým z existujících kolektivních systémů, který má vydané příslušné oprávnění od Ministerstva životního prostředí.
Pokud tedy provozovatel solární elektrárny zprovozněné před rokem 2013 potřebuje zajistit předání solárních panelů k recyklaci, měl by kontaktovat ten kolektivní systém, se kterým má uzavřenou smlouvu o kolektivním plnění.
3.4. Solární panely uvedené na trh po dni 31.12. 2012 („nové“ panely)
Povinnost zajistit financování zpětného odběru a recyklace solárních panelů uvedených na trh po 31. 12. 2012 má jejich výrobce, resp. dovozce (legislativa označuje pojmem výrobce i dovozce panelů). Je zde tedy obdobně jako např. u obalů, pneumatik, baterií či jiných elektrozařízení legislativně zaveden princip tzv. rozšířené odpovědnosti výrobce. Pokud kdokoliv potřebuje předat rozbité solární panely k recyklaci, měl by v první řadě kontaktovat ten kolektivní systém, prostřednictvím kterého příslušný výrobce solárních panelů splnil zákonné povinnosti, tzn. ten kolektivní systém, kterému byl za dané panely uhrazen příslušný recyklační příspěvek. Jaký kolektivní systém to je, by měl držitel panelů vědět již při jejich nákupu. Informace by měla být zřejmá z účetních dokladů či dodavatelské smlouvy. Pokud tomu tak není, je třeba tuto informaci získat od distributora panelů (firmy, která panely dodala). Pokud tento distributor prodává panely, ve vztahu k nimž nejsou splněny příslušné legislativní povinnosti (nebyl za ně uhrazen recyklační příspěvek), odpovědnost zajištění zpětného odběru a recyklace automaticky přechází přímo na tohoto distributora.
Každý výrobce (tedy i dovozce) solárních panelů, musí být evidován v tzv. Seznamu výrobců, který spravuje Ministerstvo životního prostředí (solární panely jsou označeny jako skupina elektrozařízení „4b“). V tomto Seznamu je též uvedena informace, s jakým kolektivním systémem má daný výrobce uzavřenou smlouvu o kolektivním plnění.
Tento kolektivní systém by měl poskytnout informace, jak bude zpětný odběr proveden či na jaká místa zpětného odběru má uživatel panely předat. Kontaktní informace na jednotlivé kolektivní systémy jsou dostupné na webových stránkách Ministerstva životního prostředí.
- Veřejná sběrná síť pro solární panely
Pokud se uživatel potřebuje zbavit několika málo kusů panelů, může využít veřejnou sběrnou síť pro zpětný odběr. Sběrná místa jsou situována zejména na obecních sběrných dvorech, a dle současné legislativy musí být tato dostupná síť vytvořena ze strany kolektivních systémů nejpozději do 31. 12. 2024. Nejbližší místa zpětného odběru určená pro solární panely pak bude možné dohledat v Registru míst zpětného odběru, což je databáze, kterou provozuje Ministerstvo životního prostředí.
4. Recyklace solárních panelů
Pochopitelně i fotovoltaika má vedle pozitivních přínosů pro životní prostředí také svá negativa. Těmi jsou zejména externality spojené s výrobou solárního panelu (těžba surovin, spotřeba energie, doprava, emise), zábor půdy, a v neposlední řadě je zátěží pro životní prostředí i samotné nakládání s odpady z vysloužilých solárních panelů. Odpověď na nerudovskou otázku „kam s nimi“ je však jednoduchá: Na recyklační linku.
Smyslem recyklace je získat zpět materiály použité pro výrobu panelů, a částečně tedy i energii vynaloženou k jejich získání z přírodních (primárních) zdrojů.
Recyklaci solárních panelů mohou provádět pouze společnosti, které disponují patřičným technologickým zázemím a mají pro tuto činnost náležité oprávnění. Zpracování solárních panelů přitom není zcela jednoduchý proces, neboť solární panel je ze své podstaty kompozitní výrobek, tzn., že je složený z několika vrstev různorodých materiálů, které od sebe nejsou snadno oddělitelné. Podstatou zpracování panelu tak je právě jeho rozdělení na jednotlivé materiály, které mohou být následně předány k dalšímu zpracování (např. čištění) nebo mohou být již rovnou využity jako druhotné suroviny při výrobě. Vzhledem ke svému specifickému složení nemohou být odpadní solární panely recyklovány společně s jinými elektrozařízeními, ale jednotlivé technologické operace probíhají na zvláštní zpracovatelské lince konstruované výhradně pro solární panely.
4.1. Složení solárního panelu
Hmotnostně nejvýznamnější část solárního panelu tvoří krycí sklo, které je nalepeno na fólii z etylenvinylacetátu (EVA), ve které je zapouzdřena samotná fotoaktivní vrstva solárního panelu. Ta je dnes nejčastěji vyrobená z křemíkových článků a obvykle obsahuje v určité koncentraci stříbro. Tento prvek je zde používán z důvodů jeho výborné vodivosti, ale jeho koncentrace se v různých typech panelů liší. Vzhledem k vysoké ceně stříbra mají výrobci panelů samozřejmě tendenci tento kov nahrazovat levnějšími alternativami. Ze spodní strany panelu pak na folii EVA přiléhá další krycí vrstva, která je vyrobena z plastu. Nejčastěji se zde pro své optimální vlastnosti používá polyvinyl fluorid (Tedlar®), případně v kombinaci s vrstvami jiných plastových polymerů. EVA folie tak laicky řečeno slouží jako „obal“ samotné fotoaktivní vrstvy, a zároveň tvoří „lepidlo“ mezi krycím sklem panelu z jedné strany, fotoaktivní vrstvou uprostřed a plastovou krycí fólií na zadní straně panelu. U tzv. bifaciálních (oboustranných) panelů není spodní krycí vrstva tvořena plastem ale též sklem. Světlo pak k solárním článkům může pronikat z obou stran, což zvyšuje účinnost panelu. „Sendvič“ tvořený jednotlivými vrstvami je pak osazen v hliníkovém rámu a zatěsněn silikonem, aby zejména k vrstvě EVA folie nemohla pronikat vlhkost a nedocházelo k její degradaci.
Materiálové složení solárních panelů se nicméně liší napříč různými typy solárních panelů a každý výrobce používá odlišné výrobní postupy i materiály, které se navíc v čase dynamicky mění. V případě, že solární články panelu jsou křemíkové, neobsahuje solární panel žádné nebezpečné látky.
Schéma základního složení solárního panelu
Zdroj: https://www.researchgate.net/figure/Specifications-of-the-PV-module_tbl1_376206873
4.2. Materiály vznikající recyklací panelů
Zpracováním, resp. recyklací odpadních solárních panelů, vznikají tyto jednotlivé materiály:
Hliník – vzniká oddělením kovového rámu solárního panelu. Separované hliníkové profily jsou následně recyklovány v hutích, kde jsou používány společně s jinými hliníkovými odpady k výrobě nových hliníkových výrobků.
Sklo – vzniká frézováním nebo jinými způsoby separace skleněné vrchní krycí vrstvy panelu. Z důvodu určitého znečištění dalšími materiály není takto vzniklý skleněný prach zcela vhodný pro další sklářskou výrobu. Odpadní sklo ze solárních panelů se tak používá např. k výrobě pěnového skla (izolační materiál používaný ve stavebnictví) nebo jako plnivo do betonových směsí jako náhrada za jiné primární suroviny. Současně je řada projektů, které se snaží nalézt vhodnější způsoby separace skla ze solárních panelů s cílem zvýšit jeho čistotu, což by významně rozšířilo možnosti dalšího zpracování tohoto odpadního skla.
Fotoaktivní vrstva – obsahuje křemíkové články a některé kovy (měď, stříbro, cín). Vrstva je obvykle separována (frézována) a předávána k chemické recyklaci (loužení) za účelem získání zejména stříbra či dalších kovů. Zároveň jsou hledány způsoby získávání křemíku v čisté podobě, které by umožnily jeho další použití ve výrobě.
Plasty – jde především o mechanicky ochrannou zadní plastovou vrstvu z TEDLARU® (polyvinylfluorid) nebo fólii EVA (ethylenvinylacetát), do které jsou uzavřené solární články, případně další typy plastů (PET), které tvoří ochranné vrstvy solárního panelu. Separovaná plastová vrstva je obvykle znečištěna jinými materiály tvořící panel a není vhodná k recyklaci. Z důvodu vysokého obsahu floru se nehodí ani pro výrobu paliva např. pro cementářské účely, nicméně jejich energetický potenciál může být využit např. v zařízení pro energetické využití odpadů (ZEVO).
Elektroinstalace – je tvořena kabeláží a připojovacími boxy. Tyto odpady mají povahu „klasických“ odpadních elektrozařízení. Jejich další recyklace probíhá tedy obdobně jako recyklace kabelů, resp. jiných drobných odpadních elektrozařízení. Z těchto odpadů jsou separovány kovy (ocel, měď, hliník) a plasty (PVC, PE, PP), které jsou následně předávány k recyklaci nebo využití.
|
|||||
|
|||||
|
|||||
|
|||||