Recykling paneli fotowoltaicznych (PV) – przegląd technologiczny
Źródła powstawania odpadu
- Demontaż farm i mikroinstalacji po 25–30 latach pracy (koniec życia technicznego).
- Uszkodzenia mechaniczne (transport, grad, pożary), wady produkcyjne, repowering.
- Wymiany gwarancyjne i serwisowe; modernizacje instalacji (zmiana mocy/inwerterów).
Zagrożenia i niebezpieczeństwa (EHS)
- Metale ciężkie i toksyczne składniki: ołów (luty), srebro (siatki), miedź; w cienkowarstwowych – CdTe (kadm), CIGS (m.in. selen).
- Gazy i dymy przy delaminacji/pożarze folii EVA i backsheet (PVF/PVDF) – możliwy HF/VOC → konieczny skruber i odpylanie.
- Ryzyko wymywania metali z nieprawidłowo składowanych modułów.
- Bezpieczeństwo pracy: ostre krawędzie szkła, prace na wysokości przy demontażu, elektryka (resztkowe napięcia).
Etapy przerobu (moduły krzemowe c-Si; dla thin-film analogiczne, z modyfikacjami)
- Demontaż wstępny: zdjęcie ram (Al), skrzynek przyłączeniowych, przewodów.
- Delaminacja (oddzielenie szkła/krzemu od folii EVA i backsheetu):
- Termiczna: 400–500 °C (piec tunelowy/komorowy), z oczyszczaniem spalin (HF) i odzyskiem ciepła.
- Chemiczna: ługowanie/depolimeryzacja EVA – obiegi zamknięte kąpieli.
- Mechano-fizyczna / hybrydowa: peeling/nożowy + podgrzew.
- Separacja frakcji: szkło, Si, metale (Ag, Cu, Sn/Pb, Al), polimery.
- Rafinacja:
- Hydrometalurgia (ługowanie Ag/Cu, filtracja, elektroliza/precypitacja).
- Oczyszczanie krzemu (trawienie, płukanie, klasyfikacja ziarnowa).
- Kontrola jakości: czystość stłuczki szklanej (≥95%), metali i krzemu; monitoring emisji.
Typowe maszyny i węzły linii
- Stacje demontażu (stoły, odkręcarki, obcinarki kabli, separatory ramek Al).
- Rozdrabniacze/młyny (nożowe, młotkowe) z obudową pyłoszczelną + odpylanie (filtry workowe/ceramiczne).
- Piec delaminacyjny (tunelowy/komorowy) lub reaktor chemiczny; skrubery gazowe (HF/VOC).
- Separacja: magnetyczne, wiroprądowe (ECS), stoły grawitacyjne, sita, NIR/XRT, flotacja.
- Hydrometalurgia: zbiorniki ługowania, pompy dozujące, filtry, kolumny jonowymienne, elektroliza.
- Gospodarka mediami: odzysk ciepła, recyrkulacja wody, neutralizacja ścieków, stacja odpadów niebezpiecznych.
Odzyskiwane składniki, pierwiastki i związki
- Szkło (ok. 60–75% masy modułu) – stłuczka do szkła technicznego/izolacyjnego.
- Metale: aluminium (ramy), miedź (taśmy/przewody), srebro (siatki), cyna/ołów (luty); w thin-film: kadm/tellur (CdTe), ind/gall/selen (CIGS).
- Krzem – frakcja do oczyszczania; dalsze użycie jako metallurgical-grade lub (po głębszej rafinacji) jako solar-grade.
- Polimery (EVA, backsheet PVF/PVDF) – najczęściej odzysk energii (R1) lub recykling chemiczny po depolimeryzacji.
Energochłonność i emisje – orientacyjne benchmarki
- Procesy mechaniczne: ~50–100 kWh/t wsadu (kruszenie, sortowanie, odpylanie).
- Linia z delaminacją termiczną: rzędu dziesiątek kWh/t prądu + kilkadziesiąt kWh-eq/t ciepła; zależy od odzysku ciepła i obciążenia.
- Emisje: pyły (PM), HF/VOC z polimerów – wymagane filtry i skrubery; ścieki po hydrometalurgii do neutralizacji i recyrkulacji.
- Efekt środowiskowy: wysoki kredyt środowiskowy dzięki zastąpieniu materiałów pierwotnych (szkło/Al/Ag/Si).
Skala strumienia – Europa i Polska (rząd wielkości)
- Europa (trend): gwałtowny wzrost strumienia „EoL” po 2035–2040; kumulatywnie (do 2050) – miliony ton modułów do zagospodarowania.
- Polska: przy mocy PV >20 GW i żywotności modułów 25–30 lat – po 2040 r. możliwe setki tysięcy ton/rok; faktyczna wielkość zależy od fal instalacji i wymian awaryjnych.
Specyfikacja referencyjna linii (przykład, c-Si)
| Wydajność | 1–5 t/h modułów |
| Sekwencja | Demontaż → Kruszenie/Selekcja metali → Delaminacja (termiczna/chemiczna) → Separacja szkła/Si/metali → Hydrometalurgia Ag/Cu → Oczyszczanie Si |
| Odzysk (typowo) | Szkło 60–75%, metale 14–22%, Si 3–6%, polimery 5–10% |
| EHS | Filtry workowe/ceramiczne, skrubery HF, neutralizacja ścieków, magazyn odpadów niebezpiecznych |
