Obnovitelné zdroje energie jsou již dlouho považovány za hlavní nástroj přechodu Evropy ke klimatické neutralitě a s politickou situací se zvýraznila jejich úloha při dosahování energetické nezávislosti. V posledních měsících zažívají boom zejména fotovoltaické systémy. V Česku bylo podle Solární asociace v prvních šesti měsících tohoto roku připojeno téměř deset tisíc fotovoltaických elektráren, většinou na rodinných domech. Meziročně jde téměř o dvousetprocentní nárůst a jejich celkový výkon se blíží 75 megawattům. Podobná situace je podle Solární asociace také v oblasti akumulace energie a jen za první půlrok bylo v domácnostech instalováno 89,2 MWh bateriových úložišť, tedy víc než samotný výkon fotovoltaiky. Česká republika v zájmu o čisté zdroje energie, a zejména fotovoltaiku, kopíruje ostatní evropské země, a ostatně i celý svět.
Co se bude dít, až nově instalované fotovoltaické panely ukončí svou životnost? Tato situace nastane zhruba za dvacet až třicet let. Zatím je odpadních panelů velmi málo, je však zřejmé, že s postupujícími roky bude tento odpadový tok hodně sílit. Jak bude tento odpadový tok vypadat v roce 2050, předpovídá zpráva, kterou společně připravily Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie (IRENA) a Program fotovoltaických energetických systémů Mezinárodní energetické agentury (IEA-PVPS). Podle zprávy bude ve vysloužilých panelech v roce 2050 uloženo zhruba 78 milionů tun surovin a dalších cenných komponent. V bližším horizontu odhaduje Mezinárodní agentura pro obnovitelné zdroje energie, že do roku 2030 bude kumulativní hodnota využitelných surovin z vyřazených panelů na celém světě činit přibližně 450 milionů dolarů, což odpovídá nákladům na suroviny, které jsou v současnosti potřebné k výrobě přibližně 60 milionů nových panelů. V USA by podle IRENE mohly fotovoltaické moduly do roku 2030 představovat celkem jeden milion tun odpadu, což odpovídá zhruba jednomu procentu světového elektronického odpadu. Jen v Evropě jsou momentálně nainstalovány přibližně čtyři miliony tun fotovoltaických kolektorů.
Úkolem nadcházejících let bude zjevně příprava na recyklaci vysloužilých FV panelů. Agentura IRENA předpokládá, že do roku 2050 by celosvětově mělo recyklací projít přibližně 80 milionů tun solárních panelů. Podle EEA to bude náročné zvládnout, přestože pro velkou část vznikajících odpadů už existují zavedené recyklační systémy (např. ocel, sklo, hliník). V současnosti se v naprosté většině případů instalují panely obsahující solární články z krystalické struktury křemíku (monokrystalické a polykrystalické). Skoro tři čtvrtiny hmotnosti panelu představuje sklo, významný podíl mají plasty (kolem 10 %) a hliníkový rám. Druhým typem, relativně málo používaným (pouze několik procent z celkového množství), jsou tenkovrstvé solární panely. Obsahují tenké vrstvy polovodičového materiálu, což bývá tellurid kadmia (CdTe) nebo diselenid mědi a galia (CIGS), naneseného na nosný materiál, jako je sklo, plast nebo kov. Jejich účinnost není tak vysoká jako u křemíkových fotovoltaických článků.
Recyklace a zpětné získávání materiálů a jejich opětovné zavádění do výrobních cyklů naráží na několik základních problémů. Zákon o výrobcích s ukončenou životností (č. 542/2020 Sb.) v příloze č. 3 stanovuje minimální úroveň recyklace a přípravy k opětovnému použití solárních panelů na 80 %. Podle odborníků je však možné dosáhnout až 95% míry recyklace. Klíčové je využití hliníkového rámu a krycího skla. Hliníkový rám lze obvykle odstranit jednoduše mechanicky, protože je připevněn pouze silikonovým tmelem a jeho další přepracování v hutích je bezproblémové. Složitější je to se sklem, které je sice vysoce kvalitní, s nízkým indexem lomu a tvrzené, ale je poryto polymerovou fólií, která ho má chránit před povětrnostními vlivy.
Recyklace fotovoltaických panelů je v samých začátcích, protože v současnosti není dost suroviny pro stabilní provoz recyklačních linek. Na několika málo již existujících linkách se používá mechanicko-chemická recyklace, podobná postupu při recyklaci LCD televizorů. Existují také specializované linky na termické zpracování, které díky vysoké teplotě zbaví sklo plastové vrstvy, jinak obtížně oddělitelné. Někdy musí být použito i následné chemické čištění, které však z hlediska ochrany životního prostředí není příliš žádoucí.
Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj
Opětovným využitím fotovoltaických panelů po konci životnosti se zabývá studie Národní laboratoře pro obnovitelnou energii (NREL). Podle ní je soukromý sektor málo motivován k investicím do recyklace, oprav nebo opětovného použití fotovoltaických článků, a to kvůli současným tržním podmínkám a regulačním překážkám. Pro oběhové hospodářství fotovoltaiky má zásadní význam legislativa, která musí opětovné použití panelů umožnit. Nové uplatnění by proto vysloužilé panely mohly najít v místech, kde nejsou připojeny k síti, například pro nabíjecí stanice pro kola nebo vozidla, nebo pro použití v odlehlých místech. Efektivita takového použití je určována náklady na obnovu a předpokládanými příjmy z dalšího provozu. Pokud je systém provozuschopný a nedošlo u něj k rozsáhlému poškození, může být možné prodloužit dobu provozu. Rekonstrukce a renovace starších panelů s sebou nese možnost povinných kontrol a nutnosti získání nových povolení. U starších systémů mohou být problémy s náhradními díly a technici už nemusí mít odborné znalosti pro opravy. Analytici NREL uvádějí, že náklady na rekonstrukci FVE po konci životnosti mohou dosáhnout až 80 % celkové hodnoty zařízení.
Zavádění cirkulárních obchodních modelů brání podle EEA to, že ekologické a klimatické přínosy používání recyklovaných materiálů nejsou dosud plně zohledněny v nákladech na tyto materiály. Vhodné sekundární materiály proto musí pravidelně cenově konkurovat primárním materiálům, které jsou často levnější. Německo zažilo největší boom solární energetiky mezi lety 2009-2011. Což znamená, že zhruba kolem roku 2029 by se ve skladištích tamních recyklačních dvorů začaly hromadit stovky tisíc tun solárních panelů. Inženýři Fraunhoferova institutu ve spolupráci s recyklační společností proto vyvinuli metodu, která komplexně řeší materiálovou návratnost.
Hmotnost všech momentálně instalovaných solárních panelů v Německu se blíží 5 milionům tun. Nejen v Německu, ale i ve světě, kde se hmotnost solárních instalací blíží dalším 55 milionům tun. Současná německá instalovaná kapacita solárních panelů, oněch 5 milionů tun fotovoltaiky, tak mimo jiné znamená i 150 000 jakostního křemíku, který by přišel po skončení životnosti solárních panelů vniveč. A právě to nyní inženýři Fraunhoferova institutu mění. V partnerské spolupráci mezi vývojáři z Centra pro křemíkovou fotovoltaiku CSP a techniky z oddělení Systému solární energetiky ISE, v návaznosti na německý recyklační gigant Reiling GmbH & Co.
První velký přínos německých inženýrů tkví hlavně v tom, že přišli s metodou recyklace křemíku škálovatelnou na reálná měřítka průmyslové recyklace. „Výhodou námi vyvinutého přístupu je to, že je užitečný a cenově dostupný i v kapacitním provozu a je již plně ozkoušený,“ vysvětluje Peter Dold, profesor CSP. Další pozitiva? Jimi navržené procesní zpracování umožňuje recyklaci všech typů krystalických křemíkových modulů, bez ohledu na jejich typ konstrukce, původ, výrobce. Její princip tkví v separaci fragmentů solárních článků, oddělených během mechanického drcení. Následuje třístupňové chemické „mokré“ čištění, při němž jsou například odstraňovány stopy povrchových filmů. Takto ošetřený křemík je pak zpracováván do podoby ingotů (buď monokrystalické nebo kvazi-monokrystalické), z nichž se pak „krájí“ plátky (salámky, wafers), které je možné znovu využít při výrobě dalších solárních panelů.
Inženýři Fraunhoferova institutu nezůstali stát u teorie, a skutečně z tohoto recyklátu nové PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) solární články vytvořili. Jejich konverzní efektivita během zkoušek dosahovala 19,7 %. „Což je sice pod hranicí 22,2 %, které nyní dosahují úplně nové PERC solární články, ale je to výrazně nad limitem efektivity, s níž dnes pracují staré solární panely,“ říká Dold. Materiál, získaný recyklací, tedy potvrdil svou hodnotu a stal se opět surovinou.
Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí
Výzkumníci z americké Národní laboratoře pro obnovitelné zdroje provedli první globální hodnocení nejslibnějších způsobů nakládání s krystalickými fotovoltaickými (PV) moduly na konci jejich životnosti. Podle studie dnešní procesy recyklace fotovoltaiky nejsou optimalizovány pro nákladově efektivní recyklaci vysoce čistých materiálů ve velkém měřítku nebo pro environmentální výsledky. Standardní praxe pro recyklaci krystalických PV spočívá ve využití existujících linek pro recyklaci skla nebo kovů. Tento postup je schopen recyklovat materiály, jako je hliníkový rám, vnější měděné dráty a sklo, ale není schopen recyklovat další složky panelů, jako je stříbro, měď, křemík a olovo.
Podle studie je zapotřebí výzkum a vývoj postupů, které by byly schopné zlepšit cenovou efektivitu recyklace a zvýšit podíl opětovného využití materiálů. Podle výzkumníků je zapotřebí se zaměřit zejména na recyklaci čistého křemíku v křemíkových plátcích. Podle studie v současnosti existují pouze dvě technologie, které umožňují recyklaci více stopových materiálů, které jsou cenné či nebezpečné, a u kterých jsou přesně popsány toky materiálů a energie: proces „Plného využití vyřazené fotovoltaiky“ (FRELP) a proces navržený Arizonskou státní univerzitou (ASU). Cílem FRELPu je z panelů získat co největší procentuální hmotnost materiálů a docílit nejmenšího odpadu, proces ASU má za cíl získat z panelů materiál o nejvyšší hodnotě. Křemík, který se v solárních článcích využívá, musí být velmi čistý a recyklovaný křemík přitom pravděpodobně bude mít jiný profil nečistoty než „panenský“ křemík. „Potřebujeme výzkum a vývoj, protože hromadění odpadu nás může velmi rychle zaskočit. Podobně jako exponenciální růst fotovoltaických instalací se bude nárůst zdát pomalý a pak velmi rychle zrychlí.
V Kralupech nad Vltavou od loňského podzimu běží linka, která umí fotovoltaiky poslat zpátky do oběhu. V malé hale uprostřed průmyslového areálu v Kralupech nad Vltavou funguje jedna z prvních českých recyklačních linek na fotovoltaické panely. Mají do ní proudit stovky tun solárů ročně. Minulý rok v říjnu ji spustila česká společnost Dekonta, která se věnuje enviromentálnímu poradenství, sanačním technologiím a likvidaci nebezpečného odpadu. Letos se projekt zapojil do soutěže E.ON Energy Globe a dostal se do finálové šestky.
Soláry se skládají z tenkých křemíkových polovodičových článků, které obsahují kovy jako cín, měď a stříbro a jsou zakryté ochranou plastovou vrstvou. Povrch tvoří tvrzené sklo a rám je z hliníku. Díky lince je možné panely rozebrat a materiály vytřídit k opětovnému použití.
Do areálu přicházejí panely v klasických velkých kontejnerech nebo je sem přivážejí kamiony. Zatímco některé jsou poškozené viditelně, na jiných opotřebení není poznat.„Dostávají se k nám zejména starší kusy, ale umíme zpracovat i později vyrobené panely s různými specifiky daných modelů, vysvětluje jednatel společnosti Dekonta IC Vojtěch Musil.V Kralupech zpracovávají klasické křemíkové panely. Méně rozšířené kadmiové a tenkovrstvé typy putují do specializovaných provozů. Vyžadují totiž odlišný postup kvůli toxicitě a jiným vlastnostem.
Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů
„Jako první musí zaměstnanci manuálně odstranit ovládací krabičku, která je nalepená zezadu. Poté na řadu přichází hliníkový rám,“ popisuje Musil. Pracovníci linky odstraní s ovládacím modulem i kabely. S kabeláží se zachází jako s běžným elektroodpadem, využívá se z ní měď. V průměru dvacetikilové panely dále zaměstnanci manuálně oddělují od rámu. Hliník z nich je pro recyklaci ideální, protože si i po opětovném použití zachovává tutéž kvalitu. Zbytky mohou v hutích spolu s dalšími kovovými odpady posloužit k výrobě nových produktů, a to s výrazně nižší spotřebou energie než při výrobě hliníku z primárních surovin.
Posledním polomanuálním krokem je „rozstřihnutí“ panelu velkými hydraulickými nůžkami tak, aby se jednotlivé části vešly do linky. Do Kralup se dostávají modely různých velikostí, proto je nutné je předem upravit.
Dále už recyklace probíhá přímo na lince. Tu tvoří sestava sedmi přístrojů, které vyrobily české strojírenské firmy. Ke zpracování putuje jenom tenká plastová deska s natištěnými články a sklem.
Kralupská linka funguje na fyzikálně mechanickém principu, přičemž znovu použít je možné až 85 procent původní hmotnosti panelu. Nevyužívají se žádné chemikálie. Ty naopak vyžaduje jiný typ zpracování, pro který se v Kralupech nerozhodli. „Nejprve odstraňujeme vrchní vrstvu skla,“ vysvětluje Musil. Skleněný povlak tvoří téměř dvě třetiny hmotnosti panelu. „Drť z něj je dobře znovupoužitelná v různých průmyslových odvětvích,“ dodává. Provoz linky má na starosti šest zaměstnanců. Až na směs plastů, kterou nelze oddělit a používá se jako alternativní palivo, lze všechny získané materiály znovu vrátit do oběhu. Nejcennější je získaný prášek obohacený o stříbro, křemík a další kovy. Ty z něj získává ale až konečný zpracovatel, Dekonta je sama neodděluje.
Roční kapacita linky činí dva tisíce tun panelů. Na získané suroviny má společnost nasmlouvanou širokou paletu odběratelů, každá část původního soláru nakonec putuje jinam.
Jenom za minulý rok se na český trh uvedlo podle dat ministerstva životního prostředí 52 tisíc tun nových solárů. Zpětně se jich odebralo 570 tun a na recyklaci putovalo přes 580 tun. S největším množstvím vyřazených panelů se Česko prozatím potýkalo kvůli zničení slunečních elektráren na Hodonínsku, kde tornádo v roce 2021 poničilo dvě větší instalace.
Dnes se recyklují například mechanicky poškozené panely, kusy s vadnou instalací nebo ty, kterým se výrazně snížil výkon. Vypořádat se je třeba také s těmi vyhořelými.
Zatímco v současnosti se vyřazuje jen menší množství kusů, v následujících letech bude jejich objem postupně narůstat. Nejvíce panelů se v tuzemsku připojilo během solárního boomu v letech 2009 až 2010, takže jsou těsně za polovinou své udávané životnosti. Nicméně, výzkumníci České zemědělské univerzity zjistili, že fotovoltaické panely často již po deseti let fungování začínají mít vážné problémy a vyplatí se je nahradit.
Každý výrobce panelů musí zařídit jejich správnou likvidaci a recyklaci. Pro starší fotovoltaiky před rokem 2013 platí ale jiná pravidla - za likvidaci zodpovídá provozovatel elektrárny. Recyklace funguje podobně jako u ledniček nebo praček. Součástí ceny každého kusu je od roku 2013 recyklační poplatek, který činí minimálně 8,50 koruny za kilogram. Běžné panely váží okolo dvaceti kilogramů, ve výsledku se tak částka pohybuje okolo 170 korun.
U nových i starých panelů mají celý proces na starosti kolektivní systémy, které jsou financované právě z recyklačních poplatků. Patří mezi ně například Asekol, Elektrowin, Retela a ČEZ Recyklace.
Spolupráce s kolektivními systémy je pro kralupskou linku klíčová, smlouvu mí Dekonta s většinou z nich. „Oslovují nás i provozovatelé napřímo, ale velká část zakázek pochází právě z kolektivních systémů, které si u nás recyklaci napřímo objednávají,“ přibližuje Vojtěch Musil.
Linku vyvíjela společnost Dekonta několik let s podporou Evropského fondu pro regionální rozvoj a ministerstva průmyslu a obchodu. Celkové náklady se pohybovaly mezi patnácti a dvaceti miliony korun.„Naším cílem bylo, aby vyvinutá linka byla co nejefektivnější, nejjednodušší a energeticky úsporná, abychom se vešli do výšky recyklačního poplatku, doplňuje Musil.
Před spuštěním linka běžela v testovací fázi několik měsíců, v Kralupech čekali na potřebná povolení. Do ostrého provozu ji uvedli loni v říjnu. V první polovině léta pak byla linka vypnutá a procházela potřebnou údržbou. „Do konce roku máme již nasmlouvané zakázky a budeme v kontinuálním provozu,“ dodává Musil.
Dekonta počítá s tím, že panelů k recyklaci bude postupem času přibývat. Výzkumné oddělení společnosti proto aktuálně pracuje na optimalizaci a větší automatizaci linky, mimo jiné chce využít strojové učení.„Navýšení kapacity u nás v této hale není možné z hlediska prostoru i vydaného povolení od úřadů. Do budoucna uvažujeme nad dalším provozem. Letos také naši technologii dodáváme klientovi do Litvy, upozorňuje Musil.
Vyřazené panely se dříve převážely do zahraničí. První evropskou specializovanou linku spustila v roce 2018 na jihu Francie společnost Veolia. V množství recyklačních provozů vedou Spojené státy americké a Čína. Podle loňské zprávy Mezinárodní energetické agentury je v Evropě nejvíce linek v Německu, kde se nachází sedmnáct provozů. Následuje Itálie se sedmi recyklátory a Francie se šesti. V Česku prozatím funguje jen jedna další podobná linka. Letos v červnu společnost Technoworld uvedla do provozu japonskou metodu, která umožňuje odstranit sklo z panelů vcelku. Česko má nicméně v oblasti recyklace solárních panelů v porovnání Mezinárodní energetické agentury dobře rozvinutou infrastrukturu.
Veřejnost o tom byla informována v březnu 2025 a problematika komunitní energetiky se rozrostla. Kolem ní i řada různých mýtů a polopravd.
Skupina ČEZ se stará také o recyklaci nefunkčních solárních panelů. Recyklace solárních panelů zahrnuje několik kroků:
Společnost Technoworld funguje v areálu firmy ve středočeských Letech (viz foto) a využívá technologii tzv. dokážou odstranit vrchní skleněnou vrstvu vcelku bez jejího porušení.
Solární panel je ze své podstaty kompozitní výrobek, proto nejsou jednotlivé vrstvy snadno oddělitelné. Problémem je i zapouzdřena samotná fotoaktivní vrstva solárního panelu, která zpravidla obsahuje v určité koncentraci stříbro, které je používán kvůli jeho výborné vodivosti. Nicméně, koncentrace stříbra se v různých typech panelů liší. Výrobci mají samozřejmě tendenci tento kov nahrazovat levnějšími alternativami.
Zpracováním krycí vrstvy panelu vzniká skleněný prach zcela vhodný pro další sklářskou výrobu nebo pro použití v betonových směsí náhradou za jiné primární suroviny.
Směs plastů, které tvoří ochranné vrstvy solárního panelu, je vhodná k recyklaci nebo pro výrobu paliva např. potenciál může být využit např.
Tab 2 Obsah materiálů ve FVP I.Nejrozšířenější metodou recyklace je termická recyklace vyvinutá v roce 2000, která je vhodná ale pouze pro panely I. generace. Po odstranění ochranné sklo, které může být recyklováno běžnými postupy, jsou článků zatavené mezi fólii EVA spolu s podkladovým materiálem vloženy do pece. V ní jsou panely umístěny do písku, který se chová jako kapalina. jemnými částicemi, ze kterých je písek složen. kterých do...
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. 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. 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. 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.
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. Pokud se uživatel z jakéhokoliv důvodu zbavuje funkčního, případně poškozeného, ale ještě opravitelného solárního panelu, může ho obvykle nabídnout na sekundárním trhu. 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. 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.
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. Pro většinu majitelů solárních panelů je problematika budoucí likvidace panelů velmi vzdálené téma, a proto mají za to, že ho nemusí aktivně řešit. 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.
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. 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.
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).
tags: #recyklace #kremikovych #clanku #postupy