修理、再利用、リサイクル: 耐用年数が終了したソーラーパネルの処理

Apr 04, 2023

2023 年 6 月 5 日

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ニューサウスウェールズ大学セシリア・ドゥオン著

ニューサウスウェールズ州シドニーの太陽光専門家らは、ソーラーパネル内の重要な要素をリサイクルするように設計された特注の技術が必要だと述べている。

オーストラリアでは、太陽光発電は国内有数の再生可能エネルギー源の 1 つであり、330 万以上の住宅に屋上太陽光発電が設置されています。

残念なことに、これらのシステムの約 90% は、交換が必要になると最終的に埋め立て地に送られる可能性があります。

国際エネルギー機関による 2016 年の報告書では、オーストラリアでは 2030 年までに PV パネルから 145,000 トンの廃棄物が発生すると推定されています。

ニューサウスウェールズ州シドニーの太陽光発電・再生可能エネルギー工学部に拠点を置く、オーストラリア先進太陽光発電センターの太陽光発電専門家、リチャード・コーキッシュ博士は、「リデュース、再利用、リサイクル」という持続可能性の原則を耐用年数終了時に適用すべきであると述べています。すべての PV モジュールの管理。

「世界が再生可能エネルギー源に移行する中、過去 10 年間で小規模および大規模の両方の PV の導入が大幅に普及してきました」と彼は言います。

「ほとんどのソーラーパネルの寿命に関する業界標準は25年から30年であり、これは15年以上前に設置されたソーラーシステムが間もなく寿命に近づくことを意味します。

「さらに、過去 10 年間で、たとえ完璧に動作している状態であっても PV モジュールを交換する傾向が強まっています。多くの人が数年前に小規模で高価なシステムを設置しましたが、それらを追加するのではなく、それらを完全に交換することを確信しました。

「製造の観点から見ると、太陽光発電の研究コミュニティは、環境、特に湿気や酸素に対するモジュールの耐性を高めることで、モジュールの寿命を延ばそうとしています。

「目標は寿命を延ばすことなので、最長50年持つということは、将来的にはほぼ同じ数を製造する必要がなくなることを意味します。突然製造を増やす必要がある場合、次のような材料があることがわかります。」銀とアルミニウムは供給不足になる恐れがあります。」

ソーラーパネルの製造に使用される材料の最大 95% はリサイクル可能で、最も価値のある部品はシリコン、アルミニウムフレーム、主にモジュールの前面接点に使用される銀です。

リサイクルされるパネルの場合、オーストラリアで最も一般的なプロセスでは、パネルが標準化された破砕機にかけられ、より小さな断片に砕かれます。 これらの破片は、建設用レンガ、コンクリート、さらには道路基盤の製造における添加剤など、他の製品にダウンサイクルされます。

ニューサウスウェールズ州太陽光発電・再生可能エネルギー工学大学院の研究員、ロン・デン博士は、現在のプロセスの最大の問題は、コストを抑えながらパネル内のレアメタルを抽出できないことだと語る。

「再利用するには、他の材料による汚染を避けるためにソーラーパネルの部品を慎重に分離する必要があります。メーカーは高純度の材料のみを再利用しますが、これを達成するのは困難です」と、2022年のフォーブス誌に指名されたデン博士は言う。 30 歳未満の 30 人のヘルスケアと科学のリスト。

「現在のプロセスは一時的な解決策です。埋め立て地に行き着くのを避けたいので、すべてのパネルがリサイクルされるのは素晴らしいことです。しかし、先のことを考えてみると、現在使用している材料が後ですぐに入手できるとは限りません。 。

「セル内に埋め込まれた銀は、純粋な形での価値があるため非常に人気があります。しかし、私たちが直面している課題は、それをいかに安価に、そして二酸化炭素排出量を増加させずに行うかということです。

「しかし、太陽光発電モジュールをリサイクルするために非専門的な技術を使用する道を進み続けた場合、依然として他の材料で汚染された部品が残ることになり、持続可能な解決策ではありません。」

PV モジュールの管理と廃棄は、各州および準州によって異なります。 オーストラリアではビクトリア州だけが太陽光パネルを埋め立て地に廃棄することを正式に禁止している。つまり、リサイクルするには電子廃棄物集積所に持っていく必要がある。 新たに提案されたリサイクル拡大プログラムに基づき、クイーンズランド州民は今後10年間に太陽光パネルを埋め立て地に投棄することがまもなく禁止されることになる。

ただし、消費者や企業は、リサイクル料金にパネル 1 枚あたり 10 ドルから 20 ドル、さらに輸送費や撤去費を支払うことが予想されます。 ソーラーパネルをリサイクルする政策を持たない州では、この余分なコストがリサイクルの大きな阻害要因となり、埋め立て施設で処分する理由になる可能性がある、とデン博士は言う。

「屋根に 10 枚のパネルからなるシステムがある場合、それらを処分するには少なくとも 200 ドルを支払うことになります」と彼女は言います。

「オーストラリア政府は、製品管理制度に太陽光発電モジュールを追加する可能性を示唆しました。同様の制度は、車のタイヤやペットボトルなどの他の商品にもすでに導入されています。」

プロダクト スチュワード スキームは、製品のライフサイクル全体に対して責任を負うことを伴うアプローチです。 これは循環経済の原則を促進およびサポートしており、計画は自主的なもの、政府によって義務付けられるもの、または業界と提携して実施されるものがあります。

コーキッシュ博士は、太陽光発電モジュールの輸入、設計、生産、販売、使用者全員が環境への影響を削減するという共通の責任を負えば、メーカーがより優れた太陽光発電リサイクル技術に投資する動機がさらに高まるだろうと述べています。

オーストラリア先端太陽光発電センターの最高執行責任者であるコーキッシュ博士は、「新しいモジュールに課せられるコストが古いモジュールのリサイクルに充てることができるように、業界からコストを回収するシステムを導入する必要がある」と述べています。

「ただし、注意すべき点は、PV モジュールの耐用年数が長いことです。耐用年数は最大 30 年であるため、現在市場で活動している企業は、必ずしも今日屋上で古いパネルを製造している企業ではありません。

「しかし肝心なのは、今すぐに対処しなければ、耐用年数が終了した太陽光発電システムが将来の環境問題になるということです。」

新しいモデルの PV システムの場合、住宅所有者はオンライン システムまたはモバイル アプリを通じてエネルギー出力を追跡および比較できます。 しかし、コーキッシュ博士は、一部の住宅では、必要になるかなり前に太陽光発電システムを時期尚早にアップグレードしていると述べています。

「太陽光発電モジュールの再利用には大きな可能性がありますが、パネルが電気安全基準を満たしていることを確認するための手頃な価格のテストが不足しているため、多くのモジュールが埋立地に捨てられることになります。」と彼は言います。

「バックシートが最初に取り除かれることもありますが、場合によっては修理または交換できる場合もあります。ダイオードが故障した場合は交換することもできます。

「パネルがまだ寿命に達していない場合もありますが、それを無駄にしたくないのです。」

オーストラリアは太陽光発電システムに精通しています。 UNSW Engineering の Martin Green 教授は世界的に有名な専門家であり、標準的なシリコン太陽電池の表面と裏面の両方の品質を向上させ、市場を支配する PERC 技術の開発を主導しています。

デン博士は、オーストラリアにおける太陽光発電モジュールのリサイクルはまだ初期段階にあり、国内で利用できるリサイクル施設はわずかであることを認識しています。 彼女は、この問題への取り組みにおいてはるかに先を行っているヨーロッパ諸国から学ぶべきことがたくさんあると述べています。

ドイツやオランダなどの小規模屋上太陽光発電システムを早期に導入している国々は、耐用年数が終了する古い太陽光発電パネルをリサイクルする実行可能な技術を見つけるという点で、より緊急性を持って行動しています。

「ヨーロッパ諸国は分離技術のプロトタイプを構築し、実現可能性をテストするためのいくつかのパイロットラインを持っています。しかし最も重要なことは、彼らがそれを実行する動機を持っていることです」と彼女は言います。

「オーストラリアでは、これらすべての太陽光発電モジュールが寿命を迎えると予測される廃棄物爆弾をまだ待っているため、地元企業がこの技術に投資するインセンティブは低下しています。

「ある時点で、太陽光発電モジュールを処分するのに十分な埋め立て地がなくなり、太陽光発電モジュールを建設するための十分な資源もなくなるでしょう。そのため、今すぐにでも太陽光発電モジュールをリサイクルする持続可能な解決策を見つけることが不可欠です。」