Ką apie visas atliekas?

Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Dėl klimato kaitos spaudimo ir skubos įtraukti alternatyvius energijos išteklius, pvz., vėją ir saulę, tvirtinimas apie tariamą energijos perėjimo technologijų naudą užgožia ryškų tikrovę – strategijos, pagal kurią būtų galima nustatyti ir kiekybiškai įvertinti kitus gyvavimo ciklo padarinius, pvz., atliekas, nebuvimą. šalinimo ar poveikio aplinkai.

Energetikos pramonė, vyriausybės ir visuomenė dar turi iki galo suprasti gaunamų atliekų kiekį ir ilgalaikį poveikį, susijusį su pasibaigusių saulės fotovoltaikomis. Jei tvari ir žiedinė ateitis yra tinkamiausias kelias, būtinas kontroliuojamas nebenaudojamų plokščių valdymas leidžiamuose perdirbimo, apdorojimo ir šalinimo įrenginiuose.

Kas gresia: saulės atliekos

Numatoma, kad bendras saulės energijos atliekų kiekis visame pasaulyje iki 78 m. pasieks apie 2050 mln. tonų. Tačiau daugelyje šių prognozių numatoma, kad plokščių eksploatavimo trukmė yra 25–30 metų ir neatsižvelgiama į ankstyvą pakeitimą, greitą senėjimą ir plačiai paplitusį priešlaikinį eksploatavimo nutraukimą dėl saulės energijos. mokesčių kreditai, kompensacijų tarifai, įrengimo kaina, atšiaurūs oro reiškiniai ir Kinijos vaidmuo, kuris galiausiai gali dar labiau padidinti šiuos skaičius. Be patrauklių mokesčių subsidijų, kurios lėmė didžiulį ir precedento neturintį saulės energijos augimą, plokščių konversijos efektyvumas kasmet gerėjo dėl gamybos naujovių Kinijoje, kuri dominuoja ir kontroliuoja saulės energijos rinką. JAV saulės energija buvo pristatyta kaip svarbus sprendimas kovojant su klimato kaita, patraukli investicija įmonėms ir investuotojams, atitinkanti jų aplinkosaugos socialinius ir valdymo tikslus, ir darbo vietų kūrėjas. 

Tačiau gresiantys atliekų kiekiai prieštarauja žiedinei ekonomikai ir kelia grėsmę pasauliniams ir nacionaliniams tvarumo tikslams. 

Saulės fotovoltinės (PV) plokštės išpjaustymas ir jos anatomijos supratimas atskleidžia labai integruotą sistemą, dėl kurios išmontavimas ir perdirbimas yra brangus, sudėtingas, daug energijos ir išteklių reikalaujantis procesas. Plokštės sudėtis apima aliuminį, stiklą, sudėtingus plastikus ir įvairius metalus, įskaitant kadmį, chromą, šviną, seleną ir sidabrą, be kita ko, kurie neapdoroti ir netvarkomi gali užteršti dirvožemį ir išplauti į požeminio vandens sistemas. Kadangi juose yra sunkiųjų metalų ir kitų sudedamųjų dalių, kurios viršija nustatytas toksiškumo ribas, eksploatavimo pabaigos plokštės gali būti priskirtos federaliniu lygmeniu reglamentuojamoms pavojingoms atliekoms pagal Išteklių išsaugojimo ir naudojimo įstatymą, įstatymą, reglamentuojantį pavojingų atliekų tvarkymą. Dėl šios klasifikacijos saulės kolektoriams taikomas visas JAV aplinkos apsaugos agentūros pavojingų atliekų reglamentų spektras ir daugybė griežtų reguliavimo prievolių, dėl kurių pagal galiojančius įstatymus yra brangu ir sudėtinga klasifikuoti, laikyti, tvarkyti ir transportuoti plokštes, skirtas perdirbti ar šalinti.

Gyvavimo ciklo pabaigos problema atspindi ekonomiškai perspektyvių ir tvarių eksploatavimo pabaigos galimybių trūkumą, o vyraujantys metodai yra šalinimas į sąvartynus, deginimas arba „dovanojimas“ (savanoriškas perdirbimas) antrinėms rinkoms, dėl kurių atliekų tvarkymo našta perkeliama besivystančioms rinkoms. ekonomikos. 

Saulės energijos perdirbimo proceso sudėtingumas

Saulės PV perdirbimas yra labai sudėtingas ir gali būti daug energijos ir išteklių reikalaujantis procesas, dėl kurio susidaro atliekos ir išmetami teršalai (1 pav.). Perdirbimo technologijos, ypač JAV, vis dar kuriamos ir brangios, o tai riboja galutinio šalinimo galimybes iki šalinimo sąvartynuose, deginimo ir eksporto – tai yra patys pigiausi būdai. Dėl pavadinimo „pavojingos atliekos“, dabartiniai reglamentai reikalauja, kad saulės baterijų atliekas tvarkytų kvalifikuoti vežėjai ir leistinose apdorojimo, saugojimo, šalinimo ir perdirbimo patalpose. Atsižvelgiant į numatomus saulės energijos atliekų kiekius, neaišku, ar esamų pavojingų atliekų ir perdirbimo įrenginių pakanka valdyti plokščių antplūdį, atsižvelgiant į užsitęsusius leidimų perdirbimo įrenginius JAV vietoje, statybos ir masto išdavimo terminus. 

Šios sudėtingos reguliavimo kliūtys kartu su tiesioginėmis perdirbimo išlaidomis skatina saulės baterijų atliekų apleidimą, neteisėtą išmetimą ir kaupimą, o atsiranda pigesnių galimybių. Nors tikslius skaičius sunku gauti dėl neteisingo plokščių klasifikavimo kaip elektroninių atliekų (el. atliekos) ar kitų medžiagų, stebėjimo mechanizmų ir duomenų skaidrumo trūkumo, apytiksliai 10 % saulės baterijų yra perdirbama JAV. neaišku, ar šis skaičius reiškia visišką ar dalinį perdirbimo rezultatus.

Nors saulės energijos perdirbimo pramonė susiduria su sunkumais dėl nepakankamų sąnaudų, didelių veiklos sąnaudų ir mažo pelningumo dėl mažos vertingų medžiagų koncentracijos, saulės energijos perdirbimo rinka gali susidaryti stipriai, jei būtų bendradarbiaujama infrastruktūra ir tiekimo grandinėje rinkti, apdoroti ir parduoti įvairių komponentų. Tačiau nė vienas iš šių susitarimų šiuo metu netaikomas. Reikėtų sukurti naujus žiedinius verslo modelius ir sukurti antrines rinkas, pagrįstus perdirbtu, pakartotinai panaudotu ir regeneruotu siliciu, metalais ir medžiagomis, skirtomis antrosios eksploatacijos plokštėms ir kitoms programoms, kurios formalizuoja pakartotinio naudojimo, taisymo ir perdirbimo vertės grandines saulės PV pramonėje. 

Šaltinis: iš įvairių šaltinių sudaryta Rachel Meidl ir Mathilde Saada.

Ateities reguliavimo modeliai JAV

Nacionalinės sistemos dėl nebenaudojamų saulės energijos atliekų JAV nėra, tačiau, vadovaudamasi Kalifornijos pavyzdžiu, EPA šiuo metu svarsto, ar eksploatavimo pabaigos plokštes reikėtų reglamentuoti kaip „universaliąsias atliekas“, pavojingų atliekų kategoriją su supaprastintu. reglamentus, kuriais siekiama sumažinti valdymo naštą ir palengvinti surinkimą bei perdirbimą. Kalifornija yra pirmoji valstija, reglamentuojanti eksploatuoti pasibaigusias saulės baterijas kaip universalias atliekas, o naujausias jų įstatymas galėtų tapti pavyzdžiu ateityje kuriant nacionalinę saulės energijos atliekų perdirbimo sistemą ir planą, kuriuo galėtų vadovautis kitos valstybės. Havajai, Šiaurės Karolina ir Rodo sala taip pat svarsto saulės baterijų valdymo taisykles, kad paskatintų perdirbimą. Ši sistema yra labai svarbi ne tik EBPO šalims, bet ir labai svarbi besivystančioms ekonomikoms, kurios patiria precedento neturintį saulės energijos augimą (pvz., Kinijoje ir Indijoje), nes šiuose pasaulio regionuose nėra oficialių atliekų šalinimo tinklų, perdirbimo infrastruktūros ir reglamentų. . Atsiradus saulės energijos perdirbimo pramonei ir į rinką ateinant daugybei žaidėjų, vienas didžiausių iššūkių bus priskirti atsakomybę už didžiulį sukauptą benamių atliekų kiekį. 

Žiedinės ekonomikos valdymas sistemų lygiu

Perdirbimas arba tinkamas pavojingų medžiagų šalinimas, jei perdirbimas neįmanomas, iš tiesų yra esminė žiedinės ekonomikos dalis. Tačiau visų pirma mums reikia įgalinančių taisyklių, kurios skatintų rinkti ir tinkamai tvarkyti saulės energijos atliekas. Tai gali padėti sukurti saulės energijos perdirbimo pajėgumus, o pramonės ir antrinės rinkos plečiasi kaip visapusiškos eksploatavimo pabaigos infrastruktūros dalis. Investicijų paskatos taip pat turėtų būti svarstomos sprendimų, skatinančių saulės energijos perdirbimo pramonės plėtrą, rinkinį. 

Skubant dekarbonizuoti ir elektrifikuoti mūsų visuomenę, atliekų tvarkymas dažnai pamirštamas. Yra galimybių sukurti tinkamai apibrėžtas metodikas, kurios atsižvelgtų į visą saulės energijos įrenginių, tokių kaip žemės naudojimas, biologinės įvairovės nykimas, aplinkos teisingumas, vandens tvarkymas ir pasaulinis transportas, tiekimo grandines. Be to, tokios technologijos kaip „blockchain“ gali suteikti didelį postūmį skaidriam ir atsakingam eksploatacijos pabaigos plokščių valdymui. Labai svarbu planuoti, parengti ir projektuoti energijos sistemas, skirtas pakartotiniam naudojimui, regeneravimui, perdirbimui ir perdirbimui šiuo metu, nes kitaip rizikuojame sukurti naują aplinkos, socialinę ir ekonominę naštą ateityje.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, yra Rice universiteto Beikerio instituto energetikos studijų centro energetikos ir aplinkos bendradarbis. Anksčiau ji buvo paskirta JAV Transporto departamento agentūros Vamzdynų ir pavojingų medžiagų saugos administracijos administratoriaus pavaduotoja. 

Mathilde Saada yra Rice universiteto Bakerio instituto Energetikos studijų centro mokslinis asistentas ir Rice universiteto pasaulinių reikalų magistrantūros studentas.