فرصة ذهبية
لإعادة تدوير الألواح
الشمسية
(تحليل مكونات لوحة PVبعد انتهاء عمرها التشغيلي
والاستفادة منها)
المهندس حيدر حرز يوسف - العراق
من المقرر أن
تصل العديد من الواح الطاقة الكهروضوئية التي تم تركيبها في عام 2000 إلى نهاية
عمرها، هل سينتهي بها المطاف في مكب النفايات أم يعاد تدويرها؟ ان تكلفة إعادة
التدوير أعلى من مكب النفايات الذي ينشأ لأجلها، وقيمة المواد المستردة قليلة جدا
مقارنة بالمادة المدورة الاصلية ، لذلك هناك اهتمام محدود بإعادة التدوير. ولكن
نظرًا لوجود معادن ثقيلة ، مثل الرصاص والقصدير ، إذا تمت إدارة النفايات بشكل سيئ
، فنحن على طريق أزمة إعادة تدوير أخرى، ولكن بمنتصف الطريق ظهرت فرصة ذهبية ، إذا
أبدت صناعة السيارات
الكهربائية العالمية اهتمامًا بمنتجات الطاقة الشمسية المستردة المدورة.يمكن أن يؤدي وجود مواد خطرة في الواح
الطاقة الكهروضوئية PV المنتهي عمرها إلى تلوث كبير ومشاكل صحية إذا تم
إطلاقها في البيئة ولإغلاق الحلقة في دورة الطاقة الكهروضوئية الكاملة، فإن المهمة
التالية لصناعة الألواح الشمسية هي التخلص الآمن أو إعادة تدوير المنتجات الهالكة،
ومع ذلك في التسلسل الهرمي لإدارة النفايات ، يُعد إعادة الاستخدام أو الاستعادة هو
إعادة الأغراض ذات القيمة الاضافية وبها فائدة على الاقل.
ان المساهم
الرئيسي في الوزن الكلي لوحدة PV السليكونية البلورية النموذجية هو الزجاج (75٪) ، يليه البوليمر
(10٪) ، الألومنيوم (8٪) ، السيليكون (5٪) ، النحاس (1٪) وكميات صغيرة من الفضة
والقصدير والرصاص والمعادن والمكونات الأخرى. يؤدي الرصاص والقصدير ، إذا تم الاختلاط
في التربة والمياه الجوفية ، إلى مخاوف صحية وبيئية ، بينما يمثل النحاس والفضة
والسيليكون فرصة قيمة إذا تم استعادته بكفاءة. لذا ، يجب استبدال خيار المكب
بالكامل بإعادة التدوير لمنع التلوث البيئي واستعادة المواد القيمة الموجودة في
اللوحة.ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لا يمكن
اعتبار إعادة التدوير الخيار المفضل اقتصاديًا ، لذا فإن الحوافز الاقتصادية
مطلوبة لتسريع هذا الخيار. من بين المواد القيمة في اللوحة ، يقدم السليكون أفضل
فرصة ، نظرًا لمكونه الأكبر ونقاوته العالية جدًا (99.9999٪).يمكن استعادة
السليكون من النفايات الكهروضوئية لتطبيقات الاستخدام الثاني في الألواح الشمسية
أو إعادة استخدامها لتطبيق القيمة المضافة في أنود الجيل b3
من
بطاريات ليثيوم أيون.
الفرصة
الذهبية
قدم العدد
المتزايد من السيارات الكهربائية فرصة فريدة لعالم إعادة تدوير المواد وصناعة
إدارة النفايات ؛ وقد يكون هناك مكان للألواح الشمسية المستخدمة أيضًا. تعد
بطاريات السيارات
الكهربائية اليوم جزءًا أساسيًا من إجمالي التكلفة يصل الى (33% –57%) من قيمتها حسب نوع السيارة ، وإنتاج المواد هو
المساهم المهيمن في تكلفة الطاقة لصنع البطاريات. تعتمد استراتيجيات خفض التكلفة
بشكل كبير على الابتكارات على مستوى المواد ، أي مصادر المواد الخام ومعالجتها.في حين أن الذين يفضلون السيارات
الكهربائية يرحبون بالتأكيد بأسعار أقل ، فإن تحديد عدد الأميال هو الهدف
الرئيسي لسباق التفضيل. في عام 2015 ، زعم Elon Musk أن السيليكون في بطاريات Model S زاد من كلفة السيارة بنسبة 6 ٪. ومنذ
ذلك الحين ، شاركت شركات EV مثل Daimler و BMW بنشاط في برامج البحث والتطوير لتجميع السيليكون المتوافق مع
البطارية وقد يكون السليكون المسترد من الألواح
الشمسية هو ما يحتاجونه.
في الواقع حاليا
أوروبا هي المنطقة الوحيدة التي لديها إطار تنظيمي قوي وشفاف لدعم عملية إعادة
التدوير الكهروضوئية. اعتبارًا من منتصف عام 2012 ، فإن توجيه WEEE والتي تعني (نفايات المعدات الكهربائية والإلكترونية) 2012/19/EU يفرض على الدول الأوروبية اعتماد برامج
إدارة النفايات الكهروضوئية حيث يكون المنتجون مسؤولين عن استعادة وإعادة تدوير
الألواح التي يبيعونها.الهدف من هذه السياسات هو تطوير منتجات أكثر صداقة للبيئة ، وجعل
إعادة التدوير أكثر بأسعار معقولة واستدامة اقتصاديًا من قبل المنتجين الرائدين
لعامل تكلفة جمع منتجاتهم ومعالجتها في السعر الذي يدفعه المستهلكونفي أستراليا ، يوجد
برنامج وطني بولاية فيكتوريا لتقديم توصيات للولايات والأقاليم والحكومات
الفيدرالية حول نهج الإدارة الوطنية المفضلة للصناعة الكهروضوئية. في حين أن آفاق
البرنامج واعدة مما لا شك فيه ، ويحتاج تسريع تطويره لانه أمرًا بالغ الأهمية. في
الواقع ، تم الاعتراف بأهمية هذه القضية في عام 2015 ، عندما تم تحديد الألواح
الشمسية على أنها أسرع تدفق للنفايات الإلكترونية دون إعادة تدوير مخصصة.بينما
كمستخدمين ، لا يمكننا فعل الكثير ولكننا نعتمد على شركات إعادة التدوير المسؤولة
للتخلص بشكل صحيح من نفايات الألواح الشمسية ، وكعلماء ومهندسين ، قد نتمكن من
القيام بالمزيد حيث يمكن أن يحفز تقديم أدلة علمية حول التأثيرات والفوائد
المحتملة لإعادة تدوير الألواح الكهروضوئية وبهذا الصدد قامت
مجموعة البحث في الطاقة والبيئة من المواد GREENMAT في جامعة لييج في بلجيكا بالبحث عن مثل
هذه الأدلة، دليل على أنه في المستقبل ، قد تثبت الألواح الشمسية التي تنتهي
صلاحيتها أنها مورد ثانوي قيم لمادة حاسمة في بطاريات السيارات الكهربائية سيليكون
فائق النقاوة .
بدأت عملية
إعادة تدوير وحدات السليكون في أوروبا منذ أكثر من عقد من الزمان. ومع ذلك ، فإن
المشكلة المرتبطة بمعظم العمليات التي تم تطويرها حتى الآن هي أن معدل الاسترداد
لا يزيد عن 80٪ وأن قيمة المواد المستردة ليست تنافسية مقارنة بالأصول الأصلية.شاركت GREENMAT ، إلى جانب شركاء أكاديميين وصناعيين آخرين ،
في
SOLARCYCLE ،
وهو مشروع تدعمه منطقة والونيا في بلجيكا ، والذي درس حلول إعادة التدوير
الاقتصادي التي يمكن أن تحقق معدل استرداد لا يقل عن 95٪.كجزء من هذا البرنامج ، حصلت GREENMAT على براءة اختراع لطريقة أكثر خضرة
وفعالية من حيث التكلفة لتفكيك الوحدات الكهروضوئية ؛ أي عن طريق تجنب درجات
الحرارة العالية (450-600 درجة مئوية) المستخدمة عادة لحرق المواد. تمنع طريقة
إعادة التدوير الحراري المائي لـ GREENMAT ،
التي تتم في درجات حرارة أقل من 200 درجة مئوية ، احتراق البوليمرات المهلجنة
وتبخر المعادن الثقيلة مثل القصدير والرصاص والفضة ؛ وبالتالي تجنب خطوة معالجة
غاز النفايات.بنفس القدر من الأهمية ، فإن استخدام درجات الحرارة المعتدلة حال دون
ذوبان وانتشار مكونات الاتصالات المعدنية في المكونات الكهروضوئية الأخرى ، مثل
رقائق الزجاج والسليكون ، والتي تتجاوز خطوات التنقية اللازمة لاستعادة السيليكون
والزجاج عالي النقاوه. تم اختبار عملية التفكيك البسيطة والقابلة للتطوير على
العديد من العلامات التجارية الكهروضوئية ، وقدمت بشكل مفيد زجاجًا نظيفًا ، والذي
تم توفيره للصناعات ذات الصلة لتقييم قيمة المواد المستردة.في جامعة موناش ،الفريق العلمي لبحوث بطاريات
الليثيوم والكبريت أكثر حماسًا لأنهم يعتقدون أنه بالإضافة إلى بطاريات الليثيوم
أيون ، قد تجد الأنودات السليكونية المعزولة بالليثيوم أيضًا تطبيقات كبدائل لمعدن
الليثيوم عالي التفاعل في الليثيوم- بطاريات الكبريت.وعليه فان ما تقدم يدل على ان الفرصة
حانت لتغلق دورة التصنيع – الاستخدام - اعادة التدوير ضمانا للسلامه والحفاظ على
البيئة.
:Resource
PV Magazine - Dr.Mahdokht Shaibani
MAY 27, 2020
مشكلة إعادة التدوير الأكبر متل ما ذكرت هي انه غير مجدية اقتصاديا في أغلب الأوقات
ردحذف