Khi hàng triệu tấm pin mặt trời hết tuổi, các nhà tái chế hy vọng sẽ kiếm được tiền

Các tấm pin mặt trời có tuổi thọ từ 25 đến 30 năm, nhưng chúng chứa các kim loại quý, bao gồm bạc và đồng. Dự kiến sẽ sớm có một lượng lớn các tấm pin hết hạn sử dụng, các công ty đang nổi lên tìm cách tái chế các vật liệu có thể tái sử dụng và giữ cho các tấm pin này không bị chôn lấp.

Ở Odessa, Texas, các công nhân tại một công ty khởi nghiệp có tên là SolarCycle dỡ các xe tải chở các tấm pin quang điện đã hết hạn sử dụng mới được chọn từ các trang trại năng lượng mặt trời thương mại trên khắp Hoa Kỳ. Họ tách các tấm ra khỏi khung nhôm và hộp điện, sau đó đưa chúng vào máy tách kính ra khỏi vật liệu nhiều lớp đã giúp tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời trong khoảng một phần tư thế kỷ.

Tiếp theo, các tấm được nghiền, cắt nhỏ và trải qua một quy trình đã được cấp bằng sáng chế để chiết xuất các vật liệu có giá trị — chủ yếu là bạc, đồng và silicon tinh thể. Những thành phần đó sẽ được bán, cũng như nhôm và kính có giá trị thấp hơn, thậm chí có thể kết thúc trong thế hệ tấm pin mặt trời tiếp theo.

Quá trình này cung cấp một cái nhìn thoáng qua về những gì có thể xảy ra đối với sự gia tăng dự kiến ​​của các tấm pin mặt trời đã nghỉ hưu sẽ phát ra từ một ngành đại diện cho nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất ở Hoa Kỳ Ngày nay, khoảng 90% các tấm pin ở Hoa Kỳ đã mất hiệu quả do cũ hoặc bị lỗi, cuối cùng sẽ bị chôn lấp vì tùy chọn đó tốn một phần chi phí tái chế chúng.

Nhưng những người ủng hộ tái chế ở Hoa Kỳ nói rằng việc tăng cường tái sử dụng các vật liệu có giá trị, chẳng hạn như bạc và đồng, sẽ giúp thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn, trong đó chất thải và ô nhiễm được giảm thiểu bằng cách liên tục tái sử dụng vật liệu. Theo báo cáo năm 2021 của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), việc tái chế các tấm pin mặt trời cũng có thể giảm nguy cơ các bãi chôn lấp rò rỉ chất độc ra môi trường; tăng tính ổn định của chuỗi cung ứng phụ thuộc chủ yếu vào hàng nhập khẩu từ Đông Nam Á; giảm chi phí nguyên liệu cho năng lượng mặt trời và các loại nhà sản xuất khác; và mở rộng cơ hội thị trường cho các nhà tái chế Hoa Kỳ.
Các tấm pin mặt trời của Hoa Kỳ do ngừng hoạt động vào năm 2030 sẽ bao phủ khoảng 3.000 sân bóng đá của Mỹ.
Tất nhiên, sử dụng lại các bảng đã xuống cấp nhưng vẫn còn chức năng là một lựa chọn tốt hơn. Hàng triệu bảng trong số này kết thúc ở các quốc gia đang phát triển, trong khi những bảng khác được tái sử dụng gần nhà hơn. Ví dụ, SolarCycle đang xây dựng một nhà máy điện cho nhà máy ở Texas sẽ sử dụng các mô-đun đã được tân trang lại.

Viễn cảnh về tình trạng dư thừa các tấm pin hết hạn trong tương lai đang thúc đẩy nỗ lực của một số nhà tái chế năng lượng mặt trời nhằm giải quyết sự không phù hợp giữa việc tích lũy công suất năng lượng tái tạo hiện tại của các tiện ích, thành phố và công ty tư nhân — hàng triệu tấm pin được lắp đặt trên toàn cầu mỗi năm — và một thiếu các cơ sở có thể xử lý vật liệu này một cách an toàn khi nó hết thời hạn sử dụng, trong khoảng 25 đến 30 năm.

Công suất năng lượng mặt trời trên tất cả các phân khúc ở Hoa Kỳ dự kiến sẽ tăng trung bình 21% một năm từ năm 2023 đến năm 2027, theo báo cáo hàng quý mới nhất từ Hiệp hội Công nghiệp Năng lượng Mặt trời và công ty tư vấn Wood Mackenzie. Mức tăng dự kiến sẽ được hỗ trợ bởi Đạo luật giảm lạm phát mang tính bước ngoặt năm 2022, trong số các hỗ trợ khác cho năng lượng tái tạo, sẽ cung cấp khoản tín dụng thuế 30 phần trăm cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời dân cư.

Theo ước tính của NREL, diện tích được bao phủ bởi các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở Hoa Kỳ tính đến năm 2021 và do ngừng hoạt động vào năm 2030 sẽ bao phủ khoảng 3.000 sân bóng đá của Mỹ. Taylor Curtis, một nhà phân tích pháp lý và quy định tại phòng thí nghiệm cho biết: “Đó là một sự lãng phí tốt. Nhưng tỷ lệ tái chế của ngành, ở mức dưới 10%, thua xa so với những dự báo lạc quan về sự tăng trưởng của ngành.

Đến năm 2050, giá trị nguyên liệu thô có thể thu hồi từ các tấm pin mặt trời có thể vượt quá 15 tỷ USD.
Jesse Simons, người đồng sáng lập SolarCycle, sử dụng khoảng 30 người và bắt đầu hoạt động vào tháng 12, cho biết các bãi chôn lấp chất thải rắn thường tính phí từ 1 đến 2 đô la để chấp nhận một tấm pin mặt trời, tăng lên khoảng 5 đô la nếu vật liệu được coi là chất thải nguy hại. Ngược lại, công ty của anh ấy tính phí 18 đô la cho mỗi bảng điều khiển. Simons, cựu giám đốc Câu lạc bộ Sierra cho biết, khách hàng sẵn sàng trả mức giá đó vì họ có thể không tìm được bãi chôn lấp được cấp phép tiếp nhận chất thải nguy hại và chịu trách nhiệm pháp lý về chất thải đó, đồng thời vì họ muốn giảm thiểu tác động môi trường của các tấm pin cũ. .

SolarCycle cung cấp cho khách hàng của mình một bản phân tích môi trường cho thấy những lợi ích của việc tái chế bảng điều khiển. Ví dụ, tái chế nhôm sử dụng năng lượng ít hơn 95 phần trăm so với sản xuất nhôm nguyên chất, loại nhôm chịu chi phí khai thác nguyên liệu thô, bauxite, sau đó vận chuyển và tinh chế nó.

Công ty ước tính rằng việc tái chế mỗi tấm pin sẽ tránh được lượng khí thải 97 pound CO2; con số này tăng lên hơn 1,5 tấn CO2 nếu một tấm pin được tái sử dụng. Theo quy tắc của Ủy ban Chứng khoán và Giao dịch được đề xuất, các công ty đại chúng sẽ được yêu cầu tiết lộ các rủi ro liên quan đến khí hậu có khả năng ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động kinh doanh của họ, inc

Báo cáo cho thấy các nguyên liệu thô có thể phục hồi về mặt kỹ thuật từ các tấm pin mặt trời trên toàn cầu có thể trị giá tổng cộng 450 triệu đô la (theo điều kiện năm 2016) vào năm 2030, tương đương với chi phí nguyên liệu thô cần thiết để sản xuất khoảng 60 triệu tấm pin mới, tương đương 18 gigawatt điện. công suất phát điện. Báo cáo cho biết đến năm 2050, giá trị có thể phục hồi có thể tích lũy vượt quá 15 tỷ đô la.

Tuy nhiên, hiện tại, các nhà tái chế năng lượng mặt trời phải đối mặt với những thách thức lớn về kinh tế, công nghệ và quy định. Curtis của NREL cho biết, một phần của vấn đề là do thiếu dữ liệu về tỷ lệ tái chế bảng điều khiển, điều này cản trở các phản ứng chính sách tiềm năng có thể mang lại nhiều động lực hơn cho các nhà điều hành trang trại năng lượng mặt trời tái chế các tấm pin hết hạn sử dụng thay vì vứt bỏ chúng.

Một vấn đề khác là Quy trình lọc đặc tính độc tính — một phương pháp được EPA phê chuẩn được sử dụng để xác định xem một sản phẩm hoặc vật liệu có chứa các nguyên tố nguy hiểm có thể rò rỉ vào môi trường hay không — được biết là bị lỗi. Do đó, một số chủ sở hữu trang trại năng lượng mặt trời cuối cùng đã “quản lý quá mức” các tấm pin của họ là nguy hiểm mà không đưa ra quyết định chính thức về chất thải nguy hại, Curtis nói. Cuối cùng, họ phải trả nhiều tiền hơn để xử lý chúng tại các bãi chôn lấp được phép xử lý chất thải nguy hại hoặc tái chế chúng.

Cơ quan Năng lượng Quốc tế đã đánh giá liệu các tấm pin mặt trời có chứa chì, cadmium và selen có ảnh hưởng đến sức khỏe con người hay không nếu được đổ vào bãi chôn lấp chất thải nguy hại hoặc thành phố và xác định rủi ro là thấp. Tuy nhiên, cơ quan này cho biết trong một báo cáo năm 2020, những phát hiện của họ không cấu thành sự chứng thực cho việc chôn lấp: Việc tái chế, theo tuyên bố, sẽ “giảm thiểu hơn nữa” các mối lo ngại về môi trường.

NREL đang nghiên cứu một quy trình thay thế để xác định xem các tấm pin có nguy hiểm hay không. Curtis nói: “Chúng tôi cần tìm ra điều đó vì nó chắc chắn ảnh hưởng đến trách nhiệm pháp lý và chi phí để làm cho việc tái chế trở nên cạnh tranh hơn.

Bất chấp những điều không chắc chắn này, bốn tiểu bang gần đây đã ban hành luật giải quyết vấn đề tái chế mô-đun PV. California, nơi có nhiều công trình lắp đặt năng lượng mặt trời nhất, cho phép đổ các tấm pin vào bãi chôn lấp, nhưng chỉ sau khi chúng được một phòng thí nghiệm được chỉ định xác nhận là không nguy hiểm, chi phí có thể lên tới 1.500 đô la. Tính đến tháng 7, California chỉ có một nhà máy tái chế chấp nhận các tấm pin mặt trời.

Tại tiểu bang Washington, một đạo luật được thiết kế để cung cấp một cách hợp lý với môi trường để tái chế các tấm pin mặt trời sẽ được thực hiện vào tháng 7 năm 2025; Các quan chức của New Jersey dự kiến ​​sẽ đưa ra một báo cáo về quản lý chất thải PV vào mùa xuân này; và Bắc Carolina đã chỉ đạo các quan chức môi trường của bang nghiên cứu việc ngừng hoạt động các dự án năng lượng mặt trời quy mô tiện ích. (Bắc Carolina yêu cầu các tấm pin mặt trời phải được xử lý như chất thải nguy hại nếu chúng chứa các kim loại nặng như bạc hoặc — trong trường hợp các tấm pin cũ hơn — crom hóa trị sáu, chì, cadmium và asen.)

Tại Liên minh Châu Âu, kể từ năm 2012, các tấm quang điện đã hết tuổi thọ đã được coi là rác thải điện tử theo chỉ thị về chất thải điện và thiết bị điện tử của EU, được gọi là WEEE. Marius Mordal Bakke, nhà phân tích cao cấp về nghiên cứu nhà cung cấp năng lượng mặt trời tại Rystad Energy, một công ty nghiên cứu có trụ sở tại Oslo, Na Uy, cho biết chỉ thị yêu cầu tất cả các quốc gia thành viên tuân thủ các tiêu chuẩn tối thiểu, nhưng tỷ lệ tái chế rác thải điện tử thực tế khác nhau giữa các quốc gia. . Bakke cho biết bất chấp luật này, tỷ lệ tái chế PV của EU không tốt hơn tỷ lệ của Hoa Kỳ – khoảng 10% – phần lớn là do khó khăn trong việc trích xuất các vật liệu có giá trị từ các tấm pin, Bakke cho biết.

Nhưng ông dự đoán rằng việc tái chế sẽ trở nên phổ biến hơn khi số lượng tấm pin hết hạn sử dụng tăng lên đến mức tạo ra cơ hội kinh doanh, cung cấp cho các nhà tái chế những vật liệu có giá trị mà họ có thể bán. Ông nói thêm, các chính phủ có thể giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi đó bằng cách cấm vứt bỏ các tấm pin mặt trời tại các bãi chôn lấp và cung cấp các ưu đãi như giảm thuế cho bất kỳ ai sử dụng tấm pin mặt trời.

Bakke nói: “Tại một thời điểm nào đó trong tương lai, bạn sẽ thấy đủ các tấm pin ngừng hoạt động và bạn phải bắt đầu tái chế. “Bản thân nó sẽ có lãi bất kể giá cả hàng hóa.”