Ekologiczny ślad paneli słonecznych: Od produkcji po recykling

Produkcja paneli słonecznych przez długi czas była krytykowana. Jednakże rozwój techniczny wielu obszarów produkcji oraz wzrost wydajności paneli przebiegał szybko, co sprawia, że ponowna ocena ekologicznego śladu paneli słonecznych jest dzisiaj bardzo interesująca.

Aby ocena ta była wiarygodna, konieczne jest uwzględnienie całego cyklu życia panelu słonecznego, od produkcji po recykling. Szczere spojrzenie jest niezbędne, aby uzyskać realistyczny obraz wpływu technologii solarnych na środowisko. Warto też wspomnieć, że pozyskiwanie używanych materiałów do produkcji paneli słonecznych również ma swój ekologiczny ślad.

Produkcja paneli słonecznych: materiały i metody

Serce paneli słonecznych stanowią ogniwa fotowoltaiczne, do produkcji których potrzebny jest piasek kwarcowy. Materiał ten jest głównie wydobywany w USA, Chinach, Brazylii, Rosji i Australii, ale istnieje wiele innych regionów wydobycia, w tym także w Niemczech. Również w wydobyciu piasku kwarcowego stale prowadzone są prace badawcze mające na celu uczynienie tego procesu bardziej ekologicznym.

Ok. 80% obecnie używanych modułów solarnych składa się z cienkich, około 1/5 milimetra, krzemowych płyt krystalicznych. Rozróżniamy dwa rodzaje ogniw: monokrystaliczne oraz polikrystaliczne. Ogniwa monokrystaliczne mają nieco wyższą sprawność, ale ich produkcja jest bardziej skomplikowana i droższa.

Oprócz piasku kwarcowego do produkcji paneli słonecznych potrzebne są różne metale, takie jak aluminium używane do ram, a do kontaktów zwykle używa się srebra i miedzi. Szklana płyta chroni ogniwa przed uszkodzeniami, na przykład przez grad lub inne obciążenia mechaniczne. Między ogniwami a szkłem stosuje się substancję działającą jak klej i zabezpieczenie przed wilgocią, zwane etyleno-acetat winylu (EVA). Do ochrony tyłu panelu stosuje się folię ochronną, często wykonaną z Tedlaru, choć mogą być użyte również inne materiały. Dodatkowe tworzywa sztuczne i żywice są używane do zapewnienia izolacji i uszczelnienia. Ogniwa są ze sobą łączone za pomocą lutowania, więc luty również są standardowo używane.

Żywotność i efektywność paneli słonecznych

Jak wspomniano wcześniej, różne ogniwa fotowoltaiczne mają różne sprawności. Sprawność ogniw monokrystalicznych wynosi od 18 do 23 procent, a polikrystalicznych od 13 do 18 procent. Bardzo dobre instalacje osiągają zatem efektywność około 21 - 23 procent, przy czym dobre instalacje osiągają około 20 procent. W praktyce rzeczywista wydajność energetyczna zależy dodatkowo od takich czynników jak lokalizacja i orientacja. Częściowe zacienienie w określonych porach dnia może dodatkowo obniżyć efektywność.

Żywotność paneli również zależy od różnych czynników. Okresy gwarancyjne zazwyczaj wynoszą od 20 do 25 lat, ale przy dobrej konserwacji i pielęgnacji rzeczywista żywotność może osiągnąć nawet 30 lat. Jednak trwałość paneli zależy także od jakości użytych materiałów i panujących warunków środowiskowych. Na przykład przy instalacji w pobliżu morza należy zwrócić uwagę, czy instalacja jest przystosowana do pracy w warunkach wysokiej zawartości soli w powietrzu.

Wpływ na środowisko podczas użytkowania paneli słonecznych

W przypadku wpływu na środowisko, wiele osób spontanicznie myśli o negatywnych skutkach. Jednakże użytkowanie paneli słonecznych ma znacznie więcej pozytywnych wpływów na środowisko. Na przykład, panel słoneczny może wytworzyć więcej energii niż było potrzebne do jego produkcji. Z ekonomicznego punktu widzenia, instalacja zazwyczaj szybko się amortyzuje, zwłaszcza przy obecnych cenach energii elektrycznej.

Kolejną zaletą jest brak mechanicznie ruchomych części w panelach słonecznych, co zapewnia bezpieczeństwo dla ludzi i zwierząt podczas użytkowania. Najważniejszą zaletą jest jednak to, że dzięki wykorzystaniu energii odnawialnej nie są emitowane gazy cieplarniane, a użytkowanie energii słonecznej sprawia, że używa się mniej paliw kopalnych.

Nie można jednak zignorować dwóch wad paneli słonecznych. Po pierwsze, pozyskiwanie surowców do produkcji, które nie zawsze jest ekologiczne, choć staje się coraz bardziej zrównoważone, a w porównaniu do korzyści płynących z użytkowania paneli słonecznych, te wpływy są znikome. Drugi punkt to utylizacja i recykling, które zostaną omówione bardziej szczegółowo.

Recykling i utylizacja paneli słonecznych: wyzwania i rozwiązania

Obecnie corocznie około 10 000 ton wycofanych paneli słonecznych trafia do stacji recyklingowych, a liczba ta rośnie. Pierwsza duża fala wycofanych paneli słonecznych jest spodziewana około roku 2030, czyli około 20 lat po początkowym boomie w branży fotowoltaicznej. Jednym z wyzwań, przed którymi stoją zakłady recyklingowe, jest rozebranie modułów na części składowe. Kiedyś zaleta paneli, ich odporność na wszelkie warunki, staje się teraz wyzwaniem w recyklingu.

Jednakże istnieją rozwiązania, a naukowcom udało się nawet wyprodukować ogniwa słoneczne z materiałów z recyklingu, które osiągają prawie taką samą sprawność jak nowe. Badania w tym obszarze są intensywnie prowadzone, także nad tym, aby proces recyklingu był uwzględniany już na etapie projektowania procesu produkcyjnego.